JP2004502782A - Multiple antigenic peptides that are immunogenic against Streptococcus pneumoniae - Google Patents

Multiple antigenic peptides that are immunogenic against Streptococcus pneumoniae Download PDF

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Abstract

本発明は、S.pneumoniaeチャレンジに対する防御を付与する複数抗原性ペプチド[(多重抗原性ペプチド)(マルチ抗原性ペプチド)(multiple antigen peptide)](MAP)を提供する。これらの複数抗原性ペプチドは、モノクローナル抗体に免疫特異的に結合するペプチドを含む。また、このような免疫原性ペプチドを含むワクチン、および本発明のMAPを含む治療組成物を投与することによって、Streptococcus pneumoniae(肺炎連鎖球菌)に対して防御免疫を付与する方法も提供される。The present invention relates to S.I. A multi-antigenic peptide [(multiple antigenic peptide) (multiple antigenic peptide)] (MAP) that confers protection against pneumoniae challenge is provided. These multi-antigenic peptides include peptides that immunospecifically bind to monoclonal antibodies. Also provided is a method of conferring protective immunity against Streptococcus pneumoniae by administering a vaccine comprising such an immunogenic peptide and a therapeutic composition comprising the MAP of the present invention.

Description

【0001】
(発明の分野)
本発明は、Streptococcus pneumoniae(肺炎連鎖球菌)に対して免疫を付与するワクチンとして投与され得る複数抗原性ペプチド(マルチ抗原性ペプチド)(MAP)に関する。
【0002】
(発明の背景)
肺炎球菌疾患は、合衆国および世界中における病気および死亡の主な原因であり続けている。現在用いられている多糖類ワクチンは、2歳未満の年齢の小児には有効性の限界があり、そしてワクチン接種した個体間で血清型特異的な有効性の変動を示す。これらの理由によって、複数の莢膜多糖類の使用を必要としない別のワクチン処方物が探求されてきた。可能性のあるストラテジーの1つは、ワクチン候補物として免疫原性の種共通タンパク質の使用を含む。これらのタンパク質は、他の免疫原性タンパク質と組み合わせて、またはタンパク質、多糖類、もしくはオリゴ糖の結合体ワクチンにおけるタンパク質キャリアとして、用いられ得る。共通のタンパク質を含む有効なワクチンは、多数の血清型に対するより広範な防御を提供することによって、(現行の23価の多糖類ワクチンにおけるような)複数の莢膜多糖類に基づく処方物の必要性を排除し得る。さらに、タンパク質ベースのワクチンは、T細胞依存性であり、そして記憶応答を提供し、それによってさらに有効なワクチンとなる。
【0003】
免疫原性の種共通タンパク質が、Streptococcus pneumoniaeから同定されている(Russellら、1990、「Monoclonal antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae」J.Clin.Microbiol.,28:2191〜2195;および米国特許第5,422,427号)。37kDaのS.pneumoniaeタンパク質は、いくつかの研究の焦点であった。そして現在では、肺炎球菌表面接着タンパク質A(pneumococcal surface adhesin protein A)(PsaA)と名付けられている。(この37kDaのタンパク質は、米国特許第5,422,427号において、肺炎球菌海馬采タンパク質(pneumococcal fimbrial protein)と呼ばれていた;この用語は本明細書において交換可能に用いられる)。抗PsaAモノクローナル抗体を用いる免疫ブロット分析研究によって、PsaAが、23の肺炎球菌ワクチン血清型の全てに共通であることが示された(Russellら、1990)。酵素結合免疫吸着アッセイ研究によって、肺炎球菌疾患を有する患者が、急性期血清抗体レベルに比べてPsaAに対して回復期の血清の抗体増加を示すことが示されている(Tharpeら、1995、「Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesinA(PsaA)」Clin.Diagn.Lab.Immunol.3:227〜229;およびTharpeら.,1994、「The utility of a recombinant protein in an enzyme immunoassay for antibodies against Streptococcus pneumoniae」Abstr.V−2、p617,1994,American Society for Microbiology,Washington,D.C.)。さらに、限定的インビボ防御研究によって、37kDaタンパク質に対する抗体が、致死的チャレンジからマウスを防御することが示された。(Talkingtonら,1996「Protection of mice against fatal pneumococcal challenge by immunization with pneumococcal surface adhesin A(PsaA)」Microbial Pathogenesis 21:17〜22)。
【0004】
S.pneumoniae株R36A(非被包性の株)由来のPsaAをコードする遺伝子を、Escherichia coliにクローニングして、配列決定した;しかし、この株は、種々の血清型の間で高度に保存されている核酸をコードする37kDaタンパク質を含まない(Sampsonら、1994、「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA,the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp.adhesins」Infect.Immun.62:319〜324)。従って、この特定の核酸および対応するポリペプチドは、診断試薬として、感染防止において、感染処置において、またはワクチン開発において、の使用のための価値に限定される。1996年9月17日に出願した米国特許出願第08/715,131号(現在、米国特許第5,854,416号、これは、1994年4月4日出願の米国特許出願第08/222,179号(これは現在破棄された)の一部係属出願であり、これは1991年9月17日に出願された米国特許出願第07/791,377号(現在、米国特許第5,422,427号)の一部係属出願である)(これらの全てが、その全体として本明細書において参考として援用される)において、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質をコードする単離された核酸、サンプル中でのStreptococcus pneumoniaeの存在を検出する方法において用いられ得るこの核酸の少なくとも10ヌクレオチドの特有のフラグメント、および免疫原性ワクチンが開示されている。さらに、免疫原性ワクチンにおいて用いられ得る、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質をコードする、この核酸によってコードされる精製されたポリペプチドが開示されている。さらに、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質またはそのフラグメントに結合する精製された抗体(Streptococcus pneumoniaeの存在を検出する方法、ならびに治療方法および予防方法において用いられ得る)が開示されている。配列保存性は、種共通ワクチンの候補に必要な要件である。肺炎球菌のタイプのなかでも、そして特に被包性の肺炎球菌のなかでも、多くの重篤な疾患症例を生じる、PsaA遺伝子の配列保存は、なお検討中である。
【0005】
Streptococcus pneumoniaeの複数の株に対するワクチンとして働き得るペプチドを提供するためには、S.pneumoniae PsaAに関連する特徴的なエピトープを同定する必要がある。本発明は、S.pneumoniae PsaAに関連する有効なエピトープペプチドを決定すること、そしてStreptococcus pneumoniae感染に対する治療用組成物およびワクチンにおいてこれらのペプチドを使用することによって、この必要性に取り組む。
【0006】
(発明の要旨)
本発明は、PsaAエピトープに特異的なモノクローナル抗体に対する高い親和性の結合についてスクリーニングすることによってランダムライブラリーから得た新規な免疫原性ペプチドを提供する。さらに、本発明のペプチドは、被験体において免疫原として働き、これによってこの被験体による抗体の産生を有効に誘発し、そしてさらに、この被験体に対してS.pneumoniaeによる感染に対する防御免疫を付与する能力を有する。本発明はまた、このようなペプチドを得るために使用された選択方法に関する。
【0007】
本発明のペプチドは、残基であって、その配列が以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントからなる群より選択される残基を含むペプチドを含む。特定の実施形態において、このペプチドは、本質的に、以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列からなる。特定の実施形態において、このペプチドは、以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列からなる。
【0008】
本発明は、さらに、上記のようなペプチドを提供する。ここで、このペプチドは、複数抗原性ペプチドである。1つの実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列を含む少なくとも1つのアームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列から本質的になる少なくとも1つのアームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列からなる少なくとも1つのアームを有する。
【0009】
この複数抗原性ペプチドはまた、配列番号5〜10、またはその免疫原性フラグメントの任意の組み合わせを含む二相性ペプチド(バイペプチド)(bipeptide)であり得る。1つの実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号6を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号8を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号9を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号6を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号6を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号8、配列番号9、または配列番号10を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号10を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号9を含む少なくとも1つの第二アームを有する。なお別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号10を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第二アームを有する。さらに別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号10を含む少なくとも1つの第二アームを有する。
【0010】
この複数抗原性ペプチドはまた、配列番号5〜10、またはその免疫原性フラグメントの任意の組み合わせを含む三相性ペプチド(トリペプチド)(tripeptide)であり得る。例えば、1つの実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号6を含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第三アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号9を含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号10を含む少なくとも1つの第三アームを有する。なお他の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む第一アーム、配列番号10を含む第二アーム、および配列番号7、8、もしくは9を含む第三アームを有する;またはこの複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む第一アーム、配列番号6を含む第二アーム、および配列番号8もしくは配列番号9を含む第三アームを有する;またはこの複数抗原性ペプチドは、配列番号6を含む第一アーム、配列番号7を含む第二アーム、および配列番号8、9、もしくは10を含む第三アームを有する;またはこの複数抗原性ペプチドは、配列番号7を含む第一アーム、配列番号8を含む第二アーム、および配列番号9もしくは10などを含む第三アームを有する。
【0011】
上記の実施形態のいずれかにおいて、いずれのアームも配列番号5、6、7、8、9、または10の免疫原性フラグメントであり得る。
【0012】
別の局面において、本発明は、Streptococcus pneumoniae PsaAによる動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合するペプチドであり、ここでこのペプチドは脂溶化されている。1つの実施形態において、このペプチドは、モノパルミチン酸で脂溶化されている。
【0013】
本発明はさらに、被験体においてS.pneumoniaeによる感染に対して防御免疫を付与する免疫応答を惹起するために、この被験体に投与されるべき免疫刺激キャリアと、この免疫原性ペプチドが組み合わされている、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する。
【0014】
本発明はさらに、被験体においてS.pneumoniaeによる感染に対して防御免疫を付与する免疫応答を惹起するために、この被験体に投与されるべきアジュバントと、この免疫原性ペプチドが組み合わされている、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する。
【0015】
本発明はさらに、この免疫原性ペプチドが、上記のような、本発明の複数抗原性ペプチドである、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する。
【0016】
本発明はさらに、この免疫原性ペプチドが、Streptococcus pneumoniae PsaAでの動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合するペプチドである、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する(ここで、このペプチドは脂溶化されている)。1つの実施形態において、このペプチドは、モノパルミチン酸で脂溶化されている。
【0017】
本発明はなおさらに、被験体においてS.pneumoniaeによる感染に対して防御免疫を付与する方法を記載している。ここでは、本発明の治療用組成物、および/またはワクチンがこの被験体に投与される。
【0018】
本発明のさらなる局面は、S.pneumoniaeに対して被験体における免疫応答を惹起する、PsaAまたはそのフラグメントを組み込むペプチド(すなわち、免疫原性ペプチド)を同定するための方法を示す。この方法は、ランダムペプチドライブラリーを調製する工程、免疫原性ペプチドを同定するためにペプチドライブラリーをスクリーニングする工程、および免疫原性ペプチドのアミノ酸配列を得る工程、包含する。
【0019】
本発明の利点は、添付の特許請求の範囲に特に挙げたエレメントおよび組み合わせの手段によって実現および達成される。前述の一般的説明および以下の詳細な説明の両方とも例示的および説明的でしかなく、そして請求した本発明を限定しないことが理解される。本出願を通して、種々の刊行物が引用されている。これらの刊行物の開示は、その全体が参考として本出願に援用されており、本出願が属する当該分野の状況をさらに十分に記載している。
【0020】
(発明の詳細な説明)
本明細書中に使用される場合、「免疫原性ペプチド」は、被験体に投与された場合または他の方法で被験体によって摂取された場合に、免疫応答を誘発するペプチドをいう。免疫応答は、少なくとも、免疫原性物質に特異的に結合する抗体の産生(すなわち、体液性応答)を含む。免疫原性物質は、細胞性免疫学的応答をさらに誘発し得る。このような免疫原は、S.pneumoniae由来のPsaAと免疫特異的に反応するモノクローナル抗体を用いてランダムペプチドのライブラリーをスクリーニングすることによって獲得される、免疫原性ペプチドのうちのいずれかである。
【0021】
本明細書中に使用される場合、「免疫応答」および「免疫原性応答」は、少なくとも体液性応答、すなわち、免疫原性物質に特異的に結合する抗体の産生を含み得る。免疫原性応答は、代替的にかまたは付加的にかのいずれかで、細胞性免疫学的応答を言及し得る。
【0022】
本明細書中に使用される場合、「防御免疫」は、被験体が、病原体関連免疫原への曝露に応答して抗体(このうちの少なくともいくつかは、中和抗体である)を産生した状態をいう。中和抗体は、病原体による増殖性感染が阻害されるかまたは排除されるように、病原体の免疫原性成分に結合し、その結果、被験体は、本質的に症候性の疾患がなくなる。防御免疫はまた、病原体因子の不活性化、損失、または破壊を導く代替の免疫原性応答から惹起され得る。
【0023】
本明細書中に使用される場合、「免疫刺激キャリア」は、被験体に導入された場合にそれ自体が免疫応答を誘発する種々の免疫原性生物学的ポリマーのうちのいずれかをいう。免疫刺激キャリアは、目的の免疫原(例えば、本発明のペプチド)と組合わせて使用された場合、目的の免疫原に対する被験体の増強された免疫原性応答を提供する。さらに、本明細書中に使用される場合、「アジュバント」は、免疫原性物質と組合わせて投与された場合に、その物質の免疫原性活性を増強する組成物をいう。
【0024】
本明細書中に使用される場合、「ライブラリー」は、生体高分子から誘導されたフラグメントのセットをいい、ここで、このセットの各メンバーは、所望の生物学的機能を発現する所望の生物学的活性をプロセスするための候補物である。ライブラリーは、ペプチドライブラリーまたはオリゴヌクレオチドフラグメントのライブラリー(この各々のメンバーは、ペプチドライブラリーの特定のメンバーをコードするヌクレオチド配列を含む)のいずれかである。本発明において、ペプチドライブラリーは、ランダムオリゴヌクレオチドライブラリーによってコードされるペプチドのセットである。所定のペプチドについての所望の活性は、ペプチドが、被験体においてS.pneumoniaeに対して免疫原性であることである。
【0025】
本明細書中に使用される場合、「被験体」は、病原体生物S.pneumoniaeに対する免疫応答を誘発することが所望される哺乳動物である。本発明の被験体の主なクラスは、S.pneumoniaeが実際に病原性であるヒト(特に、乳児および高齢者)である。従って、ヒト被験体において、免疫応答は、防御免疫応答であることが意図される。非ヒト哺乳動物に関して、S.pneumoniaeは、本質的に病原性であっても、病原性でなくてもよい。免疫応答を提供する実験動物として使用されるこのような非ヒト被験体は、本発明の組成物および方法の特徴付けおよび最適化に有用であり得る。このような哺乳動物としては、非限定的な例として、マウス、ラット、および非ヒト霊長類が挙げられる。被験体のさらなるクラスとしては、獣医学的な実施に提供される動物(ペットおよび家畜動物を含む)が挙げられる。S.pneumoniaeがこのような被験体において病原性である場合、防御免疫を誘発することが望ましい。
【0026】
「精製されたタンパク質(精製タンパク質)」は、本明細書中に使用される場合、タンパク質と夾雑物または細胞成分とを区別することに関して、タンパク質またはフラグメントが、通常一緒にタンパク質が存在する夾雑物または細胞成分を十分に含まないことを意味する。「精製された(精製)」が、技術的に完全に純粋(均質)である調製物を有する必要があることは意図されないが、「精製された(精製)」は、本明細書中に使用される場合、通常一緒に存在する夾雑物または細胞成分から、アッセイ(例えば、免疫沈降またはELISA)において使用され得る状態でそのタンパク質を提供するほど十分に分離されていることを意味する。例えば、精製されたタンパク質は、電気泳動ゲルにおいて使用され得る。
【0027】
本明細書中に使用される場合、「ストリンジェントな条件」は、核酸ハイブリダイゼーションプロトコールで使用される洗浄条件をいう。一般的に、洗浄条件は、変性温度が研究中の核酸ハイブリッドの計算T値よりも約5〜20℃下であるように選択される、温度および塩濃度の組合わせであるべきである。温度および塩条件は、予備的な実験において経験的に容易に決定され、この予備的な実験において、フィルター上に固定された参照DNAのサンプルは、プローブまたは目的の核酸をコードするタンパク質に対してハイブリダイズされ、次いで、異なるストリンジェンシーの条件下で洗浄される。このようなオリゴヌクレオチドのT値は、各AまたはTヌクレオチドについて約2℃、そして各GまたはCについて約4℃を考慮することによって、概算され得る。従って、例えば、50% G−Cの18ヌクレオチドプローブは、54℃の概算T値を有する。
【0028】
本明細書中に使用される場合、「治療組成物」は、防御免疫応答を誘発するために被験体に投与され得る組成物、および単独または免疫刺激キャリアもしくはアジュバントと組合わせた、本発明の免疫原性ペプチドのうちの1つ以上を含む組成物をいう。治療組成物は、混合物または化学結合体としてかのいずれかで、ペプチドおよびキャリアを含む。これらは一緒に、活性剤を構成する。1より多くのペプチドが使用され、そして組成物が結合体である場合、各ペプチドは、単独であるか、または免疫刺激キャリアに結合体化されるかのいずれかであり得る。さらに、治療組成物は、一般的に、活性剤が懸濁されるかまたは溶解された薬学的処方物の成分を含む。薬学的処方物の成分は、免疫学または薬学的科学の当業者に周知である。処方物は、免疫応答を誘発するために被験体に活性剤と投与し、そして免疫原性ペプチドに関連する病原体に対する防御免疫を与えるのに適切であるべきである。
【0029】
本明細書中に使用される場合、用語「対立遺伝子バリエーション」または「対立遺伝子改変体」は、S.pneumoniaeの血清型から得られる免疫原性PsaAペプチドまたはタンパク質であって、参照血清型(例えば、血清型2)以外のものをいう。対立遺伝子改変体は、同じ37kDa肺炎双球菌表面接着タンパク質、または配列番号2として配列表に示される37kDa Streptococcus pneumoniaeタンパク質から、その対応するアミノ酸同一性が15%未満分岐した類似のタンパク質を記載する。好ましくは、この対立遺伝子改変体は、その対応するアミノ酸同一性において10%未満の分岐であり、より好ましくは、その対応するアミノ酸同一性において、7%未満の分岐、より好ましくは5%未満の分岐、より好ましくは3%未満の分岐、より好ましくは2%未満の分岐、そして最も好ましくは1%未満の分岐である。これらのアミノ酸は、配列番号2として配列表に示されるアミノ酸配列内の置換であり得るか、または改変体は、配列番号2として配列表に示されるアミノ酸配列から欠失されるかもしくはこのアミノ酸配列に付加されるかのいずれかであり得る。
【0030】
(核酸)
1つの局面において、本発明は、Streptococcus pneumoniaeの37kDaタンパク質(そのアミノ酸配列は、配列番号2として配列表に示される)をコードする単離された核酸を提供する。用語「単離された(単離)」は、S.pneumoniae中に天然に存在する他の遺伝子から本質的に分離された核酸をいう。1つの実施形態において、本発明は、Streptococcus pneumoniaeの37kDaタンパク質をコードする単離された核酸を提供し、ここで、この核酸は、そのヌクレオチド配列が配列番号1として配列表に示される核酸である。配列番号1として配列表に示される核酸のうちの少なくとも10ヌクレオチドの特有なフラグメントを含む単離された核酸もまた、提供される。
【0031】
「特有なフラグメント」は、本明細書中に使用される場合、本発明がなされたときに既知である任意の他の核酸配列に同一でない少なくとも10ヌクレオチドの核酸を意味する。配列番号1として配列表に示される核酸に特有である少なくとも10ヌクレオチドの配列の例は、GenBankに載せられた配列に対してまたは他の配列データベースに対して、DNASIS(Hitachi Engineering,Inc.)、またはGenetics Computer Group(GCG)(Madison,WI)のWord SearchもしくはFASTA(これらは、問題の核酸に対する類似性について載せられたヌクレオチド配列を検索する)のようなコンピュータープログラムを用いて問題の核酸配列を比較することによって、容易に確認され得る。配列が既知配列のいずれとも一致しない場合、その配列は、特有である。例えば、ヌクレオチド1〜10の配列が、同一な一致についてデータベースを検索するために使用され得る。一致が見出されない場合、ヌクレオチド1〜10は、特有なフラグメントを表す。次に、ヌクレオチド2〜11の配列が、データベースを検索するために使用され得、次いでヌクレオチド3〜12の配列、そしてそのようにして、配列番号1として配列表に示される配列のヌクレオチド1321〜1330まで検索するために使用され得る。同じ型の検索が、11ヌクレオチド、12ヌクレオチド、13ヌクレオチドの配列などについて実行され得る。可能なフラグメントは、10ヌクレオチドの長さから配列番号1として配列表に示される配列セットより1ヌクレオチド少ない長さに及ぶ。これらの特有な核酸、ならびに縮重核酸は、例えば、37kDaタンパク質の対立遺伝子改変体を単離するためにStreptococcus pneumoniaeの他の株から核酸を増幅するためのプライマーとして使用され得るか、または37kDaタンパク質RNAの逆転写物についてのプライマーとして使用され得るか、または核酸ハイブリダイゼーションのような検出技術における使用のためのプローブとして使用され得る。当業者は、例え少なくとも10ヌクレオチドの核酸が特定の遺伝子に特有であっても、核酸フラグメントはなお、多くの他の核酸にハイブリダイズし得、ゆえに、増幅および核酸検出のような技術に使用され得ることを認識する。
【0032】
配列番号2として配列表に示されるS.pneumoniaeの37kDaタンパク質の対立遺伝子改変体をコードする核酸もまた、提供される。37kDaタンパク質の対立遺伝子改変体をコードする核酸のタンパク質コード領域間の相同性は、好ましくは、37kDaタンパク質をコードする配列番号1として配列表に示される核酸のその領域から、20%未満の分岐である。好ましくは、対応する核酸は、それらの配列同一性において15%未満の分岐である。別の実施形態において、対応する核酸は、それらの配列同一性において10%未満の分岐であり、より好ましくはそれらの対応するヌクレオチド同一性において、7%未満の分岐、より好ましくは5%未満の分岐、より好ましくは4%未満の分岐、より好ましくは3%未満の分岐、より好ましくは2%未満の分岐、そして最も好ましくは1%未満の分岐である。特に、核酸バリエーションは、配列番号2として配列表に示されるタンパク質から約15%のアミノ酸配列バリエーションまで作製し得る。
【0033】
当業者は、配列番号2として配列表に示される37kDaタンパク質のホモログまたは対立遺伝子改変体をコードする核酸が、関連グラム陽性細菌から単離され得ることを認識する。37kDaタンパク質をコードする核酸は、当業者に公知の任意の多数の技術によって獲得され得る。本発明の核酸(使用され得るプローブおよびプライマーを含む)を単離する方法は、米国特許出願番号08/715,131(1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号であり、これは、米国特許出願番号第08/222,179(1994年4月4日出願、現在は、放棄し、これは、米国特許出願番号07/791,377(1991年9月17日出願、現在は、米国特許第5,422,427号)の一部係属である)の一部係属である)に示される。これらの目的のために利用され得る一般的な方法は、Sambrookら「Molecular Cloning:a Laboratory Manual」Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)、ならびにAusubelら「Current Protocols in Molecular Biology」John Wiley and Sons,New York,1987(四半期ごとに改訂される)に示される。核酸単離プロトコールに使用され得る増幅手順(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(すなわち、「PCR」)を用いた増幅)は、当業者に周知である(例えば、Innisら、1990「PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications」Academic Press,Inc.を参照のこと)。Streptococcus pneumoniae血清型6Bの37kDaタンパク質をコードする核酸の増幅の例は、本明細書中に含まれる実施例に議論されている。
【0034】
(37kDa タンパク質(PsaA))
本発明はまた、配列番号2として配列表に示される精製ポリペプチド、ならびに配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの特有なフラグメントを含む核酸によってコードされる精製ポリペプチドを提供する。このタンパク質は、ワクチン組成物ならびに感染の間にStreptococcus pneumoniaeに対して惹起された被験体の抗体を同定するための試薬として使用され得る。精製タンパク質はまた、Streptococcus pneumoniaeの存在を検出するための方法において使用され得る。
【0035】
37kDaタンパク質の特有なフラグメントは、特有な核酸を同定するために使用される様式と同じ様式で同定され得る。例えば、配列番号2として配列表に示されるような37kDaタンパク質の配列由来の3アミノ酸以上の配列を使用して、タンパク質配列データベースを検索し得る。ゆえに、既知配列と一致しない配列が、特有である。これらのタンパク質およびタンパク質フラグメントを調製する方法は、米国特許出願番号08/715,131(1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号であり、これは、米国特許出願番号第08/222,179(1994年4月4日出願、現在は、放棄し、これは、米国特許出願番号07/791,377(1991年9月17日出願、現在は、米国特許第5,422,427号)の一部係属である)の一部係属である)に示される。
【0036】
本発明は、37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連するペプチドフラグメントを提供する。本発明のポリペプチドフラグメントは、37kDaタンパク質について上記で記載されるように、ポリペプチドフラグメントをコードする核酸をそのポリペプチドフラグメントを産生し得る発現系においてクローニングすることによって獲得される組み換えポリペプチドであり得る。例えば、有意な免疫応答を引き起こし得る37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連する免疫反応性ペプチドを、この接着タンパク質に対して惹起された抗体を用い、このポリペプチドをコードする核酸を発現ベクターにクローニングし、そしてさらなる用途(例えば、診断、治療、およびワクチン接種)のためにその特定のポリペプチドを単離することによって、同定し得る。免疫反応性および/または特異性に寄与しないアミノ酸は、それぞれの活性における損失を伴なうことなく、欠失され得る。例えば、アミノ末端アミノ酸またはカルボキシ末端アミノ酸は、上記に概説された手順を用いて同定された任意のペプチドから連続的に除去され得、そして免疫反応性が多くの利用可能なアッセイのうちのいずれかにおいて試験される。あるいは、内部アミノ酸が、連続的に除去され得、そして免疫反応性が、各欠失について試験される。
【0037】
別の例において、37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連するペプチドフラグメントは、少なくとも1つのアミノ酸が、特定の部分またはアミノ末端アミノ酸もしくはカルボキシ末端アミノ酸のうちのいずれかの部分、またはさらにポリペプチドの内部領域を本来占有しているアミノ酸残基の代わりに置換された改変ポリペプチドを含み得、ポリペプチドフラグメントもしくは他の部分(例えば、改変37kDa pneumococcal表面接着タンパク質の精製を容易にし得るビオチン)と置換され得る。
【0038】
37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連する免疫反応性ペプチドフラグメントとしては、ペプチドの免疫反応性が37kDa pneumococcal表面接着タンパク質と比較して有意に損なわれない限り、特定の領域または特定のアミノ酸残基の、挿入、欠失、置換または他の選択された改変を含み得る。これらの改変は、例えば、ジスルフィド結合し得るアミノ酸を除去/付加するため、その生体寿命を増大するためなどのいくつかのさらなる特性を提供し得る。いずれにせよ、ペプチドは、37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に匹敵する、生物活性特性(例えば、免疫反応性)を保有しなければならない。
【0039】
(抗体)
本発明は、配列表に配列番号1として示される核酸によってコードされるポリペプチドまたは配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントによってコードされるポリペプチドと選択的に結合する精製された抗体を用いる。この抗体(ポリクローナルまたはモノクローナルのいずれか)は、その天然に存在する形態またはその組換え形態の、37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質またはその独特のフラグメントに対して惹起され得る。この抗体は、種々の技術または手順(例えば、診断、処置または免疫)において用いられ得る。抗体は、多くの周知の方法(例えば、HarlowおよびLane,「Antibodies:A Laboratory Manual」、Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York,(1988)を参照のこと)によって調製され得る。手短には、精製された抗原は、免疫応答を惹起するに充分な量および間隔で動物に注射され得る。抗体は直接精製されて、ポリクローナル抗体が得られ得る。あるいは、脾臓細胞は、この動物から入手され得る。次いで、この細胞は不死細胞株と融合され、そして抗体分泌についてスクリーニングされて、モノクローナル抗体が得られ得る。この抗体を用いて、この抗原を分泌する細胞について核酸クローンライブラリーをスクリーニングし得る。次いで、これらのポジティブクローンは、配列決定され得る(例えば、Kellyら,Bio Technology,1992,10:163−167:Bebbingtonら,1992 Bio Technology,10:169−175を参照のこと)。
【0040】
語句、ポリペプチドと「選択的に結合する」とは、タンパク質および他の生物物質(biologic)の不均質集団中のタンパク質の存在を決定する結合反応をいう。従って、指定された免疫アッセイ条件の下では、特定のタンパク質に結合した明記された抗体は、サンプル中に存在する他のタンパク質に対して顕著な量では結合しない。このような条件下での抗体に対する選択的結合は、特定のタンパク質へのその特異性に関して選択される抗体を必要とし得る。種々の免疫アッセイ形式を用いて、特定のタンパク質に選択的に結合する抗体を選択し得る。例えば、固相ELISA免疫アッセイを慣用的に用いて、タンパク質と選択的に免疫反応する抗体を選択する。選択的結合を選択するために用いられ得る免疫アッセイ形式および条件の説明に関して、HarlowおよびLane,「Antibodies:A Laboratory Manual」,Cold Spring Harbor Publications,New York,(1988)を参照のこと。いくつかの例では、モノクローナル抗体を種々の被験体から調製することが望ましい。このようなモノクローナル抗体を調製するための技術の説明は、Stitesら編,「Basic and Clinical Immunology」,(Lange Medical Publications,Los Altos,Calif.,第4版)およびその中に引用される参考文献、ならびにHarlowおよびLane(「Antibodies:A Laboratory Manual」,「Cold Spring Harbor Publications,New York,(1988))に見出され得る。
【0041】
本発明において用いられるモノクローナル抗体(MAb)(本明細書中に参考として援用される、米国特許出願第08/715,131号(17,1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号)に開示される)は、MAb 1E7A3D7C2または抗体1E7A3D7C2の特徴(例えば、その結合特異性およびその結合親和性)を保持するそのフラグメント;MAb 1B6E12H9または抗体1B6E12H9の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 3C4D5C7または抗体3C4D5C7の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 4E9G9D3または抗体4E9G9D3の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 4H5C10F3または抗体4H5C10F3の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 6F6F9C8または抗体6F6F9C8の特徴を保持するそのフラグメント;およびMAb 8G12G11B10または抗体8G12G11B10の特徴を保持するそのフラグメントである。
【0042】
本発明において用いられるそれぞれのモノクローナル抗体を産生するために用いられるハイブリドーマ(本明細書中に参考として援用される、米国特許出願第08/715,131号(1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号)に開示される)は、ハイブリドーマ1E7A3D7C2、ハイブリドーマ1B6E12H9、ハイブリドーマ3C4D5C7、ハイブリドーマ4E9G9D3、ハイブリドーマ4H5C10F3、ハイブリドーマ6F6F9C8およびハイブリドーマ8G12G11B10である。
【0043】
(治療組成物)
本発明によってまた提供されるのは、配列表において配列番号1として示される核酸または配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントによってコードされる免疫原性ポリペプチドを含む治療組成物である。本発明はまた、動物をStreptococcus pneumoniae PsaAで免疫することに応じて得られるモノクローナル抗体に免疫特異的に結合する少なくとも1つの免疫原性ペプチドを含む治療組成物を提供する。このような免疫原性ペプチドの例を、配列番号5〜配列番号10に示す。この治療組成物は好ましくは、免疫刺激キャリアと合わされる。この治療組成物は、被験体に投与された場合、S.pneumoniae感染に対する防御免疫を付与する。
【0044】
本発明によって提供されるポリペプチドを用いて、37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質(またはその独特のフラグメント)を誘導した生物によって引き起こされる特定の疾患、感染または状態からの防御のために、被験体をワクチン接種し得る。血清型6Bの37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質のポリペプチドまたはその独特のフラグメントを用いて被験体生物を接種し、その結果、後にその被験体を、そのポリペプチドを誘導した生物による感染から防御し得る、そのポリペプチドまたはポリペプチドフラグメントの存在に対する能動免疫応答をその被験体に生じさせ得る。当業者は、特定の株由来の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質に対する免疫応答(特に、細胞媒介性免疫応答)が後に、再感染または近縁株による感染からの防御を提供し得ることを認識する。しかし、本発明によって提供される37−kDaタンパク質は、S.pneumoniaeの90の血清型間で比較的保存されており、それゆえ、多価ワクチンとして役立ち得る。本発明の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質または免疫原性ペプチドでの免疫は、37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質を、単独で被験体に投与するかまたは薬学的に受容可能なキャリアと共に被験体に投与するかのいずれかによって達成され得る(Kuby,J.1992「Immunology」,W.H.Freeman and Co.,New York)。本発明の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質または免疫原性ペプチドの免疫原性量は、標準的手順を用いて決定され得る。
【0045】
手短には、種々の濃度の本発明のポリペプチドが調製され、被験体に投与され、そして各濃度に対する免疫原性応答(例えば、このポリペプチドに対する抗体または細胞媒介免疫の産生)が決定される。このポリペプチドの接種後に患者の細胞性および体液性の両方の免疫原性応答をモニタリングするための技術は、当該分野で周知である。例えば、サンプルは、酵素連結免疫吸着アッセイ(ELISA)を用いてアッセイされて、特定の抗体(例えば、血清IgG(Hjeltら,J ;Med.Virol.,21:39−47,(1987)))の存在が検出され得る;リンパ球またはサイトカイン産生もまたモニタリングされ得る。任意の特定のポリペプチドの推定の免疫原性抗原の特異性は、接種された患者由来の血清、他の流体またはリンパ球を、他の密接に関連する37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質との交差反応性について試験することによって確認され得る。投与される本発明の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質のポリペプチドまたは免疫原性ペプチドの量は、被験体、被験体の状態、被験体の大きさなどに依存するが、免疫される特定の被験体について少なくとも免疫原性量である。このポリペプチドは、薬学的に受容可能なキャリアとともに、アジュバントを用いて、およびさらなる化合物(サイトカインを含む)を用いて処方され得る。
【0046】
本発明の治療組成物における薬学的に受容可能なキャリアまたはアジュバントは、標準的な判断基準(Arnon,R.(編)「Synthetic Vaccines」,I:83−92,CRC Press,Inc.,Boca Raton,Florida,1987)によって選択され得る。「薬学的に受容可能な」によって、生物学的にも他の点でも望ましくないことがない物質が意味される(すなわち、この物質は、それを含む薬学的組成物の他の成分のいずれかとともに、何の望ましくない生物学的効果を引き起こすことも、望ましくない様式で相互作用することもなく、選択された化合物とともに個体に投与され得る)。このキャリアまたはアジュバントは、投与方法および特定の患者に依存し得る。投与方法は、非経口的に、経口的に、舌下に、粘膜に、吸入によって、吸収によって、または注射によって行われ得る。適切な投薬形態の実際の調製方法は、当業者に周知であるか、または明らかである:例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences (Martin,E.W.(編)、最新版、Mack Publishing Co.,Easton,PA)を参照のこと。用いられる場合、非経口投与は一般に、注射によって特徴付けられる。注射可能物質は、液体の溶液もしくは懸濁物、注射前の液体への溶解もしくは懸濁のために適切な固体形態、または乳濁物のいずれかとして、従来の形態で調製され得る。非経口投与のための別のアプローチは、一定レベルの投薬量が維持されるように、徐放(slow release)系または持続放出(sustained release)系の使用を含む(例えば、米国特許第3,710,795号を参照のこと)。さらに、散剤またはエアゾールは、吸入による投与のために処方され得る。
【0047】
(検出方法)
本発明は、免疫アッセイのいくつかのバリエーションに基づく、被験体におけるStreptococcus pneumoniaeの存在を検出する方法を提供し、この方法は、配列表に配列番号1として示す核酸によってコードされる精製されたポリペプチド、配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされる精製されたポリペプチド、配列表に配列番号1として示す核酸によってコードされる精製されたポリペプチドを選択的に結合する抗体、または配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされる精製されたポリペプチドを選択的に結合する抗体のいずれかを使用し、そしてこの抗体とこのポリペプチドとの結合を検出し、この結合は、被験体におけるStreptococcus pneumoniaeの存在を示す。以下の非包括的例が例示するように、抗原または抗体を検出するために用いられ得る多数の免疫診断方法が存在する。これらの方法ならびに他の方法は、抗原または抗体の存在を検出し得るだけでなく、抗原または抗体の定量をも行い得る。これらの方法は、米国特許出願第08/715,131号(1996年9月17日出願(現在、米国特許第5,854,416号)、米国特許出願第08/715,131号は、米国特許出願第08/222,179号(1994年4月4日出願(現在放棄された))の一部継続出願であり、米国特許出願第08/222,179号は、米国特許出願第07/791,377号(1991年9月17日出願(現在、米国特許第5,422,427号)の一部継続出願である)に示される。一般に、本発明の実施において用いられ得る検出方法は、例えば、Harlowら,「Antibodies:A Laboratory Manual」,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York,(1988)に記載される。
【0048】
(感染の処置方法および予防方法)
本発明はまた、S.pneumoniaeによる感染の危険性がある被験体におけるStreptococcus pneumoniae感染を予防する方法を提供し、この方法は、配列表に配列番号1として示すような、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質をコードする核酸によってコードされる免疫原性ポリペプチド、または配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされる免疫原性ポリペプチド、または本発明の免疫原性ペプチド(例えば、配列番号5〜配列番号10に示す免疫原性ペプチド)を単独で、または薬学的に受容可能なキャリアと共に含む、有効量の治療組成物をこの被験体に投与する工程を包含する。
【0049】
本発明は、被験体におけるStreptococcus pneumoniae感染を処置する方法をさらに提供し、この方法は、配列表に配列番号1として示すような核酸によってコードされるポリペプチドまたは配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされるポリペプチドに対する有効量の抗体を、単独でまたは薬学的に受容可能なキャリアと共にのいずれかで、この被験体に投与する工程を包含する。特定の生物に既に感染した被験体を、この生物に対する抗体をこの被験体に投与することによって処置することは、当該分野で周知である。例えば、狂犬病ウイルスに以前に暴露された動物またはヒトから単離された免疫グロブリンは現在、狂犬病ウイルス感染についての治療である。感染した個体のより良好な処置は、これらの個体にモノクローナル抗体を投与することによって達成され得る。なぜなら、これらのモノクローナルは、ポリクローナルよりも特異的に反応または結合するからである(例えば、Kaplanら,「Rabies」,Sci.Am.242:120−134(1980)を参照のこと)。
【0050】
(エピトープ性免疫原性ペプチド)
本発明は、PsaA抗原上のエピトープについて特異的なモノクローナル抗体によってペプチドの高親和性結合について選択することによって、ランダムオリゴヌクレオチドライブラリーによってコードされるペプチドとして得られる、新規のエピトープ性免疫原性ペプチドを開示する。
【0051】
「バイオパニング(biopanning)」または「パニング」として公知の方法では、標的タンパク質または標的ペプチドは、微生物の外表面に異種挿入物として発現されるライブラリーから選択される。例えば、細菌またはウイルスは、融合物またはキメラが作製されるような方法でその染色体核酸中に組み込まれた、異種ペプチドまたは異種タンパク質の配列をコードするヌクレオチド配列を有し得る。この融合物は、異種ペプチドまたは異種タンパク質と直接連結された、微生物の天然のタンパク質を表す。一旦この微生物の表面に発現されると、これは、必要とされているペプチドまたはタンパク質に特異的なリガンド(例えば、特定のエピトープを認識する抗体)によってプロービングされ得る。捕捉によって一旦同定されると、核酸またはタンパク質のいずれかのこの異種配列は、入手および同定され得る。
【0052】
この手順の通常の実行は、タンパク質化学、免疫学およびウイルス学の分野の当業者に周知である。糸状バクテリオファージ(例えば、M13、flまたはfd)が用いられる。これらのバクテリオファージは、以下の2つの周知の構造タンパク質をその表面に有する:遺伝子IIIタンパク質および遺伝子VIIIタンパク質。このファージの核酸は、異種ペプチドの融合配列を、これらの構造タンパク質の一方または他方についての遺伝子とインフレームで取り込むことによって変更される。このようなペプチドの大きなセット(すなわち、ライブラリー)から標的ペプチドを求める場合、このペプチドライブラリーのメンバーをコードする異種ヌクレオチド配列の対応するライブラリーは、この構造タンパク質遺伝子中に組み込まれる。得られるバクテリオファージ集団(ファージディスプレイライブラリーと呼ばれる)は、PsaA特異的リガンド(例えば、MAb)が高親和性を有するこのペプチドライブラリーのメンバーを発現するウイルス粒子のみの選択を最適化する手順に供される。次いで、このようにして選択されたバクテリオファージ粒子は、さらなる培養によって増幅され得るか、またはそれらの核酸がポリメラーゼ連鎖反応のような方法によって増幅され得る。このようにして、捕捉された粒子の核酸が単離および配列決定されて、MAbまたは他のリガンドに結合した高親和性エピトープについてのコード配列を提供し得る。バイオパニングは、例えば、Smith,G.P.およびK.K.Scott(1993,「Libraries of Peptides and Proteins Displayed on Filamentous Phage」,Meth.Enzymol.217:228−257)に記載される。
【0053】
本発明の免疫原性ペプチドを、病原性微生物に対する防御免疫を潜在的に惹起し得るペプチドの配列を同定する一般的利用可能性を有するバイオパニング手順を用いて入手した。この方法は、以下の工程を包含する:
(a)ランダムオリゴヌクレオチドから構成されるライブラリーを提供する工程であって、ここで、このオリゴヌクレオチドは、約30〜45ヌクレオチド長である、工程;
(b)糸状バクテリオファージのコートタンパク質についての遺伝子が、このバクテリオファージについてのゲノムである完全な核酸内に含まれるように、このコートタンパク質のアミノ酸残基についてのコドンとインフレームで、このコートタンパク質についての遺伝子中にライブラリーのオリゴヌクレオチドを挿入し、そしてさらに、このコートタンパク質が発現され、そして完全なバクテリオファージ粒子中に取り込まれたときに、表面に露出することによって、抗体が結合し得るエピトープとしてこのペプチドが利用可能であるように、このオリゴヌクレオチドをこの遺伝子内に配置し、それにより、バクテリオファージライブラリーを作製する工程;
(c)このバクテリオファージライブラリーを、このバクテリオファージによって感染され得る宿主中で培養することによって、このオリゴヌクレオチドライブラリーを保有するこのバクテリオファージライブラリーを増大させる工程;
(d)病原性微生物由来の免疫原(例えば、免疫原性ペプチドまたは免疫原性ポリペプチド)で動物を免疫することに応じて得られたモノクローナル抗体と免疫特異的に反応する任意のバクテリオファージ粒子について、この増大させたバクテリオファージライブラリーをスクリーニングする工程;および
(e)工程(d)において得られた任意のバクテリオファージ粒子のコートタンパク質について遺伝子を配列決定し、それによって、翻訳産物が、Streptococcus pneumoniaeに対する防御免疫を潜在的に惹起し得るペプチドの配列を有する、このオリゴヌクレオチドライブラリーのそのメンバーのヌクレオチド配列を生じる工程。
【0054】
本発明の免疫原性ペプチドを得る際に用いられる特定の適用では、上記の方法はS.pneumoniaeに関し、コートタンパク質は、糸状バクテリオファージのテイルタンパク質(例えば、M13、flまたはfd)である遺伝子IIIタンパク質であり、そしてモノクローナル抗体は、Streptococcus pneumoniae肺炎球菌表面接着Aタンパク質(PsaA)で動物を免疫することに応じて入手される。このペプチドは、この抗体について高い親和性を有するペプチドのみを細くすることを強調する手順を用いて入手される。このことにより、選択されたペプチドが防御体液免疫応答を効果的に誘導する可能性が高まる。
【0055】
この抗体に結合するこのペプチドの配列は、バイオパニングプロセスにおいて得られるバクテリオファージ粒子の遺伝子III融合物を配列決定することによって同定され得る。次いで、実際の免疫原性ペプチドは、従来のペプチド合成機を用いて合成され得る。次いで、これらのペプチドは、免疫原性ペプチドが、被験体へと投与される免疫刺激キャリアと合わされる治療組成物中に組み込まれる。有効量で投与されたら、この被験体は、S.pneumoniaeに対する抗体の産生を惹起する。これは、S.pneumoniaeによる感染に対する防御免疫の付与をこの被験体にもたらす。
【0056】
PsaAは、効果的に免疫原性である、S.pneumoniae(肺炎球菌)由来の37−kDaの種共通タンパク質である。これは、その多糖が、現在使用されている肺炎球菌ワクチンの成分である全ての血清型に共通である(Russellら,1990,「Monoclonal Antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae」,J.Clin.Microbiol.28:2191−2195)。血清型R36AからクローニングされたPsaA遺伝子の配列が記載されており(Russellらに対する米国特許第5,422,427号)、そしてPsaAタンパク質の配列が推定された。さらに、血清型2および血清型6B由来のクローニングされたPsaAのヌクレオチド配列、ならびにそれらの対応するアミノ酸配列が決定されている(Berryら,1996,「Sequence heterogeneity of PsaA,a 37−kilodalton putative adhesin essential for virulence of Streptococcuspneumoniae」,Infect Immun.64:5255−5262;Sampsonら,1997,「Limited Diversity of Streptococcuspneumoniae PsaA among Pneumococcal Vaccine Serotypes」,Infect.Immun.65 1967−1971)。推定のリーダー配列を除いて、血清型6B由来のPsaAと血清型2由来のPsaAとの間では、全体で合計290残基のうち、6個のアミノ酸の相違が存在する;6Bと36Aとの間では、45個のアミノ酸の相違が存在する(Sampsonら,同書)。この結果からSampsonらは、血清型2および血清型6Bが肺炎球菌PsaAタンパク質のうちのプロトタイプの配列を表すことを示唆した。血清型3由来のPsaA(本明細書中に参考として援用される、米国特許出願第08/715,131号(現在、米国特許第5,854,416号)に開示される)および血清型22由来のPsaA(Talkingtonら,1996,「Protection of mice against fatalpneumococcal challenge by immunization with pneumococcal surface adhesin A (PsaA)」,Microb.Pathog.21:17−22)は、S.pneumoniaeのチャレンジ用量に対して、マウスにおける防御免疫を有効に提供する。
【0057】
本発明のペプチドは、PsaA特異的モノクローナル抗体に結合することによって選択される免疫原性エピトープを含む。好ましくは、このペプチドは、約10〜25アミノ酸残基長である。より好ましくは、このペプチドは、約12〜22アミノ酸残基長、そして最も好ましくは約アミノ酸15残基長である。以下の実施例において示される実施形態において、本発明のペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、および配列番号8において提供される配列を有する。さらに、本発明は、これらの配列よりも短くてもよい免疫原性ペプチドを包含する。従って、例えば、配列番号5の免疫原性フラグメント、配列番号6の免疫原性フラグメント、配列番号7の免疫原性フラグメント、および配列番号8の免疫原性フラグメントはまた、本発明によって包含される。
【0058】
現在、S.pneumoniaeの約90の血清型が同定されている;これらは、すでに同定されたPsaA配列の対立遺伝子改変体であるPsaA抗原を有し得る。従って、本発明は、例えば、対立遺伝子改変体で免疫することによってモノクローナル抗体が惹起されるバイオパニング手順によって、または関連分野当業者に公知の他の方法で得られた対立遺伝子免疫原性ペプチドを包含する。このようなペプチドの配列は、以下の配列のいずれかに少なくとも80%同一である;配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号5の免疫原性フラグメント、配列番号6の免疫原性フラグメント、配列番号7の免疫原性フラグメント、および配列番号8の免疫原性フラグメント。
【0059】
上に開示されるモノクローナル抗体(MAb)は、本発明の手順においてさらに使用された。使用された特異的なMAbは、1E7(1E7A3D7C2)、6F6(6F6F9C8)、4E9(4E9G9D3)、8G12(8G12G11B10)、および1B6(1B6E12H9)と命名される。これらのMAbは、PsaAでの動物の免疫の結果として得られた;従って、このような抗体は、抗原結合ドメインが本発明の免疫原性エピトープに結合する分子を代表する。
【0060】
PsaAに関連する免疫原性エピトープの同定は、多数の方法のいずれかで達成され得る。免疫原性エピトープを同定するための方法は、PsaAでの一次免疫に応答して得られた任意のMAbを使用し得る。PsaAの全体の分子構造をその部分またはフラグメントに狭める任意の手順が、その免疫原性エピトープを同定する際に使用され得る。1つの方法において、PsaAの特定の残基の化学的な改変は、抗PsaA MAbのようなリガンドとの反応性が損なわれ得る改変産物を生じる。結合が損なわれた産物においてどの残基(単数または複数)が改変されているかの知識を使用して、これらの残基を、潜在的にエピトープの一部分として同定し得る。さらに、上記のバイオパニングが使用され得る。
【0061】
別の方法において、PsaAのフラグメントは、ペプチド合成によって化学的に合成され得る。一般に、そのN末端からそのC末端までのタンパク質の配列全体に沿った系統的な進行に相当するペプチドのセットが、合成される。既存の長さのウインドウは、本来の配列のほとんどまたは全てを包含するペプチドのセットを作製するタンパク質配列に沿って、「歩行」され得る。ペプチド合成の方法は、ペプチド化学、タンパク質化学、および免疫学の当業者に周知である。一旦ペプチド配列が特定されると、市販の機器は、これらの自動合成のために利用可能である。この方法で得られたペプチドのセットは、これらがPsaA特異的リガンド(例えば、抗PsaA MAb)に結合するか否かを確証するためのアッセイに供され得る。免疫アッセイ方法は、このような決定のために好ましく、そして免疫学の当業者に周知である。これらは、例えば、競合的形式または直接的な異種型式を使用する、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)のような手順を含む。高い親和性でPsaA特異的リガンドに結合することが見出されたペプチドは、PsaAの免疫原性エピトープを含むかまたは包含することが推定される。
【0062】
本発明の免疫原性ペプチドは、前述の段落において記載されるような選択手順またはスクリーニング手順で同定される。次に、陽性に選択されたペプチドの配列が、得られる必要がある。化学的改変の場合において、配列における阻害的な改変の位置は、この改変された残基を中心とするかまたはこれを含むペプチドを生じる。合成されたペプチドのスクリーニングの場合、配列は、陽性サンプルの同一性から直ちに利用可能である。バイオパニングの場合、陽性バクテリオファージが単離され、そして核酸が、培養物中のファージ粒子の拡大によってかまたは核酸自身の増幅によってのいずれかで増幅される。次いで、この核酸は単離され、そして異種ペプチドのコード配列を同定するために配列決定され、そしてペプチド配列を生じるためにコード配列は翻訳される。
【0063】
一旦配列が既知となると、対応するペプチドが、被験体中で免疫原性ペプチドとして機能するように合成される。ペプチドを合成するための方法は、免疫化学、免疫学、および/またはタンパク質化学の当業者に周知である。例えば、ペプチドは、Stewartら、「Solid peptide synthesis」、第2版、Pierce Chemical Co.,Rockford,IL(1984)の方法に従って、固相F−moc化学を使用して合成し得る。代表的には、このような合成は、Advanced ChemTech(Advanced ChemTech,Inc.,Louisville,KY)から入手可能である自動合成機のような自動ペプチド合成機を使用して行なわれる。本発明に従って、ペプチドを合成するために使用され得る合成機の例は、Advanced ChemTech ACTモデル396MPSである。一旦合成されると、配列は、代表的に、Portonモデル2090(Beckman Instruments Inc.,Mountain View,CA)のような自動ペプチド配列決定装置を使用して確認される。
【0064】
以下の実施例において実証され、そして上の「37kDaタンパク質」の節において議論されるように、ペプチドの免疫応答性が、37kDa肺炎球菌表面接着タンパク質と比較して有意には損なわれていない条件で、本発明のペプチドは、特定の領域もしくは特定のアミノ酸残基の挿入、欠失、置換、または他の選択された改変を含み得る。本発明のペプチドに関して、成句「本質的になる」は、以下の実施例の節において示されるように、当業者によって同定され得そして慣例的に作製され得るような改変ペプチドをカバーすることが意図される。
【0065】
いくつかの実施形態において、本発明のペプチドは、免疫化学および免疫学の当業者に周知であり、そして「治療組成物」の節で本明細書中に議論されるように、被験体への投与の前に、免疫刺激キャリアおよび/またはアジュバントと組み合わされる。一般的な実施において、免疫刺激キャリアは、キーホールリンペットヘモシアニン、ウシ血清アルブミン、サイログロブリン、ジフテリア類毒素などのようなタンパク質である。免疫原性ペプチドおよびキャリアは、非共有結合的または共有結合的に組み合わされ得る。非共有結合的に組み合わされる場合、これらは、被験体に投与される治療組成物中に成分を含むように、共に混合される。
【0066】
本発明のペプチドに対する免疫応答を刺激するために使用され得る多数のアジュバントが、当該分野で公知である。例えば、ミョウバン、プロテオソーム、特定の脂質(例えば、パルミチン酸(以下を参照のこと))、QS21、またはアルヒドロゲル(2%;#A1090BS,Accurate Chemical and Scientific Company,Westbury,NY)は、本発明においてアジュバントとして使用され得る(da Fonseca,D.P.,ら、「Identification of new cytotoxic T−cell epitopes on the 38−kilodalton lipoglycoprotein of Mycobacterium tuberculosis by using lipopeptides」,Infect.Immun.66:3190(1998);Sheikh,N.A.ら、「Generation of antigen specific CD8+ cytotoxic T cells following immunization with soluble protein formulated with novel glycoside adjuvants」Vaccine 17:2974(1999);およびMoore,A.ら、「The adjuvant combination monophosphoryl lipid A and QS21 switches T cell responses induced with a soluble recombinant HIV protein from Th2 to Th1」Vaccine 17:2517(1999))。
【0067】
上記の結合体およびアジュバントに加えて、本発明のペプチドの免疫原性は、プロテオソームへのペプチドの付加によってか、またはシステイン残基の付加によって増強され得る。プロテオソームへの付加については、スペーサー(例えば、CYGGスペーサー)およびラウロイル基は、ペプチドのアミノ末端に付加され得る(Bio−Synthesis,Lewisville,TX)。ラウロイル基は、ペプチド基のプロテオソームへの疎水性複合体化を増強する(Lowell,G.H.ら、「Proteosomes,hydrophobic anchors,iscoms,and liposomes for improved presentation of peptide and protein vaccines」:New Generation Vaccines,Woodrow,G.M.,Levine,M.M.(編)、Marcel Dekker,Inc.,New York,141−160頁(1990);Lowell,G.H.ら、「Peptides bound to proteosomes via hydrophobic feet become highly immunogenic without adjuvants」J.Exp.Med.167:658(1988);およびZollinger,W.D.ら、「Complex of meningococcal group B polysaccharide and type 2 outer membrane protein immunogens in man」J.Clin.Invest.63:836(1979))。他方、システイン基(例えば、上記のCYGGスペーサーにおけるシステイン)は、ペプチドの免疫原性を増強する(Lowell,G.H.ら、(1990))。プロテオソームは、Zollinger(Zollingerら、(1990))によって記載されるように、B群髄膜炎菌99M系統由来の外膜複合小胞から調製され得る。合成リポペプチドは、界面活性剤の存在下で成分を組み合わせることによって1:1(w/w)の比で、プロテオソームに複合体化され得る。界面活性剤は、徹底的な透析によって取り除かれ得る(Lowell,G.H.ら、(1988))。
【0068】
いくつかの実施形態において、本発明のペプチドは、ペプチドに対する免疫応答を刺激するために、例えば、モノパルミチン酸(これに限定されない)で脂溶化される(Verhaulら、「Monopalmitic acid−peptide conjugates induce cytotoxic T cell responses against malarial epitopes:importance of spacer amino acids」J.Immunol.Methods,182:219(1995))。モノパルミチン酸を含む、本発明のペプチドの脂溶化バージョンは、上記の標準アミノ酸結合と同じ反応条件を使用して、パルミチン酸(Sigma Chemicals,St.Louis,MO)を樹脂結合ペプチドの脱保護したアミノ末端に結合することによって合成され得る(Verhaulら、前出)。いくつかの実施形態において、三相性ペプチドのシステイン−セリン−セリンは、モノパルミチン酸のような脂質の付加を容易にするために、本発明のペプチドのアミノ末端に付加される。
【0069】
本発明のインビトロ合成ペプチドへの脂質の付加に加えて、本発明のペプチドの脂溶化バージョンは、当業者に公知の方法を使用する組換えDNA技術を使用して生成され得る。例えば、本発明のペプチドをコードする核酸に結合した異種リーダー配列を含む構築物が、開発され得る。異種リーダー配列は、宿主生物によって脂溶化される。リーダー配列は、例えば、Borrelia burgdorferiのospA遺伝子に由来し得る(Adesら、「Recombinant lipidated PsaA protein,methods of preparation and use」PCT公開WO99/40200(1999))。
【0070】
本発明の治療組成物は、上の「治療組成物」の節において記載される。本発明の治療組成物を調製する際に、免疫原性ペプチドは、被験体への投与のための薬学的に受容可能なビヒクルを用いて処方される。このようなビヒクルは、製薬科学の当業者に周知であり、そして経口、舌下、または非経口経路(静脈内、皮下、筋肉内、粘膜、および吸入を含むがこれらに限定されない)による投与のための、液体、ゲル、または固体形態の調製物を含む。これらの投薬形態は、即効性のバイオアベイラビリティーを有する溶液もしくは懸濁液のような従来の調製物であり得るか、またはこれらは、長時間にわたって、活性な免疫原性ペプチドをゆっくりと放出する特性を有する、制御放出処方物もしくは制御放出デバイスであり得る。好ましい実施形態において、本発明のペプチドを含む治療組成物は、これらが投与される被験体、好ましくはヒト被験体において、S.pneumoniaeに対する保護的な免疫を与える。
【0071】
本明細書中に記載される方法によって開示されるペプチドに加えて、このようなペプチドの免疫原性フラグメントもまた、本発明内に包含される。免疫原性フラグメントは、配列が本発明のそれが由来するペプチド(親)の一部分の配列と同一でありそして免疫原性を保持する、親ペプチドよりも短い任意のペプチドである。このようなペプチドは、抗原性であるために少なくとも約6残基長でなければならないことが、免疫化学の分野で一般に理解される。従って、任意のフラグメントは、少なくとも6残基長であるべきであり、そして親ペプチドより1残基短い最大長さを有し得る。免疫原性フラグメントを同定することは、免疫原性を確認する任意の方法を使用して達成され得る。これらの方法としては、例えば、上記のバイオパニング手順、ならびに薬学的組成物の活性成分を形成するために免疫刺激キャリアと候補ペプチドを組み合わせる工程、薬学的組成物を被験体に投与する工程、および免疫原性応答が生じたか否かを評価する工程、による免疫原性の直接的な実証が挙げられる。
【0072】
免疫原性であるとして明確に同定されたペプチドフラグメントはまた、被験体において保護的な免疫を惹起するその能力について評価され得る。これは、PsaAペプチドフラグメントに対して免疫原性応答を示す実験的被験体動物が、S.pneumoniaeによるチャレンジに抵抗するか否かを決定するための、本明細書中に記載される方法を使用して行なわれる。
【0073】
いくつかの実施形態において、本発明のペプチドは、免疫の効果を増強するためにお互いに組み合わせて投与される。「組み合わせた(in conjunction with)」投与は、同時投与および連続的投与ならびに組み合わせ形態でかまたは別々の投与を包含する。例えば、活性剤が本発明の単一の免疫原性ペプチドである治療組成物に加えて、組成物は、配列番号5またはその免疫原性フラグメント、配列番号6またはその免疫原性フラグメント、配列番号7またはその免疫原性フラグメント、配列番号8またはその免疫原性フラグメント、配列番号9またはその免疫原性フラグメント、配列番号10またはその免疫原性フラグメント、あるいは長さが10〜25残基、好ましくは12〜22残基、またはより好ましくは約15残基である、配列番号2のフラグメントによって与えられる配列を有する多重ペプチドを含み得る。1つの実施形態において、組成物は、配列番号5によって与えられる配列を有するペプチドおよび配列番号6によって与えられる配列を有するペプチドを含む。別の実施形態において、組成物は、配列番号5および配列番号9によって与えられる配列を有するペプチドを含む。
【0074】
(多重抗原性ペプチド)
本発明のペプチドを投与するための別の実施形態において、ペプチドは、多重抗原性ペプチド(MAP)として投与される(図1〜4)。多重抗原性ペプチドを合成および投与するための方法は、当該分野で公知である(例えば、Reynoldsら、「T and B epitope determination and analysis of multiple antigen peptides for the Schistosoma mansoni experimental vaccine triose−phosphate isomerase」J.Immunol,152:193(1994);Basakら、「Application of the multiple antigenic peptides(MAP)strategy to the production of prohormone convertases antibodies:synthesis,characterization and use of 8−branched immunogenic peptides」J.Pept.Sci.,1:385(1995)を参照のこと)。好ましい方法において、多重抗原性ペプチドは、Tam,J.P.「Multiple antigenic peptide system:A novel design for synthetic peptide vaccines and immunoassay」Synthetic Peptides:Approaches to Biological Problems,J.P.Tam and E.T.Kaiser編、Alan R.Liss,Inc.,New York,3−18(1989)の方法に従って、リジン残基から2つのペプチドを分枝することによって合成される。
【0075】
1つの好ましい実施形態において、本発明のMAPは、本発明のペプチドの1つの、少なくとも2つ、より好ましくは少なくとも3つ、そして最も好ましくは4つのコピーを含む。同質なMAPは、そのアームの各々に同じペプチドを含むMAPである。異種MAPは、そのアームに異なるペプチドを含むMAPである。1つの実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号5を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号6を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号7を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号8を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号9を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号10を含む。
【0076】
別の実施形態において、本発明のMAPは、配列番号5によって与えられる配列を有するペプチドまたはその免疫原性フラグメント、配列番号6またはその免疫原性フラグメント、配列番号7またはその免疫原性フラグメント、配列番号8またはその免疫原性フラグメント、配列番号9またはその免疫原性フラグメント、配列番号10またはその免疫原性フラグメント、長さが10〜25残基、好ましくは12〜22残基、またはより好ましくは約15残基である配列番号2のフラグメントを含む、本発明のペプチドのいずれかをアーム配列として有する3アームMAPである。1つの実施形態において、3アームMAPの第1のアームは、配列番号5によって与えられる配列を有するペプチドを含み、3アームMAPの第2のアームは、配列番号9によって与えられる配列を有し、3アームMAPの第3のアームは、配列番号10によって与えられる配列を有する。3アームMAPの別の実施形態において、アームは、それぞれ配列番号5、6および7を含む。
【0077】
「治療組成物」の節において上記のように、本発明のペプチドの免疫原性の量は、標準的な手順を使用して決定され得る。例えば、初回免疫は、約1μgと10mgとの間、好ましくは約10μgと1mgとの間、そしてより好ましくは約50μgと500μgとの間の本発明の1つ以上のペプチドを含み得る。ブースター免疫は、代表的に、初回免疫を受ける動物に与えられる。ブースター投与の一般的な時間条件は、当該分野で公知である。1つの実施形態において、ブースター投与は、初回投与の3週および6週後に与えられる。ブースター投与は、代表的に、初回免疫の約半分の量のペプチドを含む。
【0078】
標準的な技術は、上の「治療組成物」の節において記載されるように、免疫に対する免疫原性応答をモニタリングするために使用され得る。例えば、免疫学的応答は、以下の実施例の節において示されるように、鼻咽頭(NP)チャレンジを使用して決定され得る。NPチャレンジについては、被験体つまり動物、例えば、マウスは、0.85%生理食塩水中に懸濁されたStreptococcus pneumoniaeの10コロニー形成単位(cfu)で、鼻腔内(IN)にチャレンジされ得る。細菌増殖のための十分な時間後(例えば、鼻腔内チャレンジの5日後)、動物を屠殺し、そして鼻の洗浄を行ない、Wu,H.Y.ら(「Establishment of a Streptococcus pneumoniae nasopharyngeal colonization model in adult mice」Microb.Pathog.23:127(1997))の方法によって培養した。洗浄物は、1:486の最終希釈まで、3倍に希釈され得る。50マイクロリットルの各希釈液を、血液寒天+ゲンタマイシンプレート(5%脱線維素ヒツジ血液および0.5%ゲンタマイシンで補充したトリプチカーゼ(trypticase)ダイズ寒天)上で培養し得る。免疫マウスおよびプラセボ(PBS)免疫コントロールにおけるNPコロニー形成および保因からのデータは、t検定またはMann−Whitney順位和検定のような標準的な統計学的試験を使用して分析され得る。鼻咽頭保因は、1つの鼻当りのコロニー形成単位の数である。鼻咽頭コロニー形成は、少なくとも1cfuが25μlの鼻洗浄液で形成するか否かに依存して、マウスについて陽性または陰性のいずれかである。
【0079】
以下の実施例は、本発明の完全な開示および説明を当業者に提供するために、開示される。これらは、本発明の単なる例示を意図し、発明者らが自分らの発明であると考えるものの範囲を制限することを意図しない。他に示されない限り、部(part)は重量部であり、温度は℃であり、そして圧力は、大気圧であるかまたはこれに近い。
【0080】
(実施例)
(細菌株)S.pneumoniae株R36Aは、D.E.Briles(University of Alabama at Birmingham)の厚意によって提供された。24の血清型のS.pneumoniaeは、K.Facklam、Centers of Disease Control(CDC)、Atlanta、Gaによって提供された。これらの血清型は、1、2、3、4、5、6A、6B、7F、8、9N、9V、10A、11A、11F、12F、14、15B、18C、19A、19F、20、22F、23Fおよび33Fである。Enterococcus avium、E.casscliflavusおよびE.gallinarumもまた、R.Facklamによって提供された。嫌気性細菌を、V.R.Dowell、CDCから獲得した。これらとしては、Bacterioides asaccharolyticus、B.fragilis、B.intermedius、B.thetaiotaomicron、Eubacteriurn lentum、Fusobacterium necrophorum、F.nucleatum、Peptostreptococcus anaerobius、P.asaccharolyticus、Propionibacterium acnes、およびStaphylococcus saccharolyticusが挙げられる。Branhamella catarrhalisおよびBordetella parapertussisは、R.Weaver、CDCから獲得した。Mycobacterium tuberculosisは、R.C.Good、CDCによって提供された。R.Barnes、CDCは、Chlamydia pneumoniaeを提供した。以下の残りの細菌は、Immunology Laboratory、CDCのストックコレクションに由来する:Bordetella pertussis、Enterobacter aerogenes、E.agglomerans,E.cloacae、E.gergoviae、Escherichia coli、Klebsiella pneumoniae、Haemophilus influenzae(a〜f型)、Legionella micdadei、L.pneumophila、Mycoplasma pneumoniae、Pseudomonas aeruginosa、Serratia marcescens、Staphylococcus aureus、Streptococcus agalactiae、S.equisimilis、S.pyogenesおよびG群のstreptococci。
【0081】
(MAbの産生)
雌性BALB/cマウスを、莢膜2型株D39の粗誘導体である、S.pneumoniae R36Aの全細胞懸濁物で免疫した(Averyら、(1994)J.Exp.Med.79:137−157)。これらのマウスを3回の静脈内注射および1回の腹腔内注射によって免疫した。任意の回において注射された最大数の細胞は、約10であった。融合を、標準的な手順(Clafinら(1978)Curr Top、Microbiol.Immunol.81:107−109)を使用して、25日目に行った。4匹のマウスの脾臓細胞を、Sp2/0−Ag14骨髄腫細胞に融合させた(Schulmanら、(1978)Nature(London)276:269−270)。増殖するハイブリドーマの培養液を、S.pneumoniae全細胞に対する抗体について、ELISAで試験した。1E7A3D7C2と命名されたクローンは、さらなる研究のために選択された10のうちの1つであった。
【0082】
(ELISA)
ハイブリドーマ培養物上清のスクリーニングを、ELISAによって行った。U底のマイクロタイタープレート(Costar、Cambridge、MA)を、0.1M 炭酸緩衝液(pH9.6)で1:4,000に希釈したS.pneumoniae全細胞懸濁物(10cfu/ml)50μlで感作し、4℃で16時間保持した。このプレートを、0.05%Tween−20を含む0.9% NaCl(NaCl−T)で5回洗浄した。融合プレートからの培養物上清(50μl)を、プレート中の、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中に2%のウシ血清アルブミン(BSA)、10%正常ウサギ血清、0.3%Tween−20、および0.02%Merthiolateを含む溶液(pH7.2)(ELISA希釈物、Wellsら(1987)J.Clin.Microbiol.25:516−521)50μlに添加し、そして37℃で30分間インキュベートした。このプレートを、NaCl−Tで5回洗浄した。ヤギ抗マウス免疫グロブリンセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合体を含有するELISA希釈液の50μlを、各ウェルに添加した。このプレートを、37℃で30分間インキュベートした。このプレートを洗浄し、そして50μlの3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン(0.005%過酸化水素を含む0.1M 酢酸ナトリウム、0.1M クエン酸(pH5.7)中に0.1mg/ml)を各ウェルに添加し、そして37℃で30分間インキュベートした。反応を、4M HSO1mlの添加によって停止させ、そして光学密度を、Dynatech ELISA Reader(Dynatech Laboratories,Inc.、Alexandria、VA)で450nmで読み取った。0.200より大きい光学密度を、陽性とみなした。
【0083】
(SDS−PAGEおよびイムノブロット分析)
硫酸ドデシルナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を、Tsangら((1983)Methods Enzymol.、92:377−391)の方法によって、8%アクリルアミド分解ゲルを使用して実行した。等容積の、サンプル緩衝液(0.01M Tris HCl(pH8.0)中の5%のSDS−10%の2−メルカプトエタノール−20%のグリセロール)および1μlあたり2.4μgのタンパク質を含む細胞懸濁物を混合し、100℃で5分加熱し、そして5μlのサンプルを1〜15のウェルにアプライした。試験されるべきサンプルの一部の最終タンパク質含量が1.2μg/μl未満であった場合、10μlにボリュームアップしたサンプルをアプライして、1ウェル当たり6μlの最終タンパク質濃度を達成した。タンパク質濃度を、Markwellら((1978)、Anal.Biochem.87:206−210)の方法によって、標準としてBSAを使用して決定した。SDS−PAGEによって分離されたタンパク質を、Morrissey((1981)Anal,Biochem.117:307−310)の方法によって銀染色したか、またはニトロセルロース上に電気ブロットした(Schleicher&Schuell,Inc.、Keene、N.H.)かのいずれかである。僅かに改変したTsang(1983)らの方法に従って、このイムノブロット手順を行った。このブロットを、0.3%Tween−20を含むPBS(pH7.2)で5分間3回洗浄し、そして25℃で一晩(16時間)穏やかに攪拌した。ブロットを、カゼイン−チメロサール緩衝液(CTB)で1時間ブロッキングした(Kennaら(1985)J.Immunol Meth.、85:409−419)。CTBで3回リンスした後、ブロットを、ヤギ抗マウス免疫グロブリンセイヨウワサビぺルオキシダーゼ結合体(Bio−Rad Laboratories、Richmond、Calif)に、25℃で2時間曝露した。結合体希釈物(1:2,000)を、CTBで作製した。ブロットを、CTBで再び3回リンスし、そしてPBS中の3,3’−ジアミノベンジジン−4−ヒドロクロリド(pH7.2)(0.5mg/ml)に、0.003%Hと共に25℃で5分間曝露した。反応性を、ニトロセルロール紙上の可視的な色付バンドとして示した。低分子量のタンパク質標準(Bio−Rad)を、PAGEおよびイムノブロットにおいて使用した。タンパク質標準に対するウサギ抗血清を使用して、標準を発色させた(Carlone(1986)Anal.Biochem.155:89−91)。Nevilleら((1974)、Methods Enzymol.32:92−102)の方法によって、適切な分子量標準を使用して分子量を、算定した。
【0084】
(免疫蛍光アッセイ)
視野当たり、約400〜500cfuを含む細菌懸濁物(10μl)を、アセトン耐性の、12ウェルの(直径5mm)ガラススライド(25×75mm)(Cel−Line Associates、Newfield、NJ)の各ウェル上で、室温で乾燥させた。次いで、スライドを、10分間アセトンに浸漬し、そして室温で乾燥させた。MAbを、スライドに添加し、これを、37℃で30分間インキュベートした。インキュベーション後、スライドを、穏やかにPBSでリンスし、そして5分間隔で2回浸し、フィルター紙にブロッティングし、そして室温で風乾させた。次いで、ヌルオレセイン標識したウサギ抗マウス免疫グロブリン(W.F.Bibb、Centers for Disease Control、Atlanta、GAの厚意)を添加し、そしてスライドを、37℃で30分間インキュベートした。次いで、これらを、PBSで2回洗浄し、そしてフィルター紙上に穏やかにブロティングした。スライドを、炭酸緩衝化かさ上げ液(pH9.0)およびカバースリップで覆い、次いで、HBO−100水銀入射光源、I立体フィルターシステム、40×乾燥対物レンズおよび6.3×双眼鏡を備えたLeitz Dialux 20蛍光顕微鏡(Leitz,Inc.、Rockeigh、NJ)を用いて読み取った。
【0085】
(免疫電子顕微鏡)
Pneumococcal細胞を、PBSで2回洗浄し、そして1%パラホルムアルデヒド−0.1%グルタルアルデヒドの新たに作成した混合物中で、4℃で20分間固定した。細胞を、段階的な一連のアルコールで脱水し、次いで、完全エタノールおよびLowicryl K4M(Ladd Research Industries,Inc.、Burlington、VT)の1:1の混合物中で、4℃で1時間脱水した。細胞をペレット化し、そして完全エタノールおよびLowicryl K4Mの1:2の混合物中で4℃で1時間懸濁した。これらを再びペレット化し、そしてLowicryl K4M(未希釈)中で、4℃で16時間懸濁した。細胞を、次の24時間の間に新鮮かつ未希釈のLowicryl K4Mに2回移した。Lowicryl K4M処理した細胞を、ゼラチンカプセルに包埋し、そしてアルミホイルで裏打ちした箱中に配置した。カプセルを、短波長UV光源を使用して、硬化した(35cmの距離で72時間、−20℃)。この箱を室温にし、そしてカプセルを14日間までの間、硬化させ続けた。カプセルのサンプルを、100μmの厚さの切片に切断し、そしてニッケルの格子上に取り上げた。サンプルを含む格子を、アジ化ナトリウム(E.Y.Laboratories,Inc.、San Mateo、CA)を含むPBS中のオボアルブミン溶液の滴上に5分間配置した。格子(湿性)を、BSA試薬の溶液(0.1%TritonX−100、Tween20、およびアジ化ナトリウムを含むPBS中の1%BSA)(E.Y.Laboratories)中に希釈した一次MAbの溶液に移し、そして室温で1時間か、または加湿チャンバ中で4℃で18〜48時間インキュベートした。抗体結合コントロールとして、他の格子を、Legionella pneumophilaに対するMAbで湿らせた。この格子を、PBSで2回リンスし、そしてヤギ抗マウスIgG標識したコロイド状冷粒子(20μm)(E.Y.Labratories)の滴上で室温で1時間インキュベートした。この格子を、2回リンスし、そして四酸化オスミウム、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛を用いて後染色した。この格子を、Philipsの410透過型電子顕微鏡を用いて試験した。
【0086】
(CBA/CaHN/Jマウス)
Wickerら、Curr.Top.Microbiol.Immunol.124:86−101に記載されるようなX連鎖免疫不全(xid)CBA/Nマウスを使用して、37kDaのタンパク質によって与えられる防御を研究した。
【0087】
(実施例1.モノクローナル抗体)
MAbを、Kohlerら(1975「Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefinded specificity」、Nature 256:495−497)の方法によって産生し、Zolaら(1982、「Techniques for production and characterization of monoclonal hybridoma antibodies」、J.G.Hurrell(編)、Monoclonal hybridoma antibodies:techniques and applications、CRC Press Inc.、Boca Raton、FL、1〜57頁)の方法によって改変した。マウスの免疫のために使用される37kDaの精製PsaAは、S.pneumoniae血清型22Fに由来し、そしてTharpeら(1996、「Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesin A(PsaA)」、Clin.Diagn.Lab Immunol.、3:227−229)の方法に従って精製した。全てのMAbを、1E7(1E7A3D7C2)以外は、血清型22Fから精製したPsaAで免疫することによって産生し、この1E7は、S.pneumoniaeR36Aの非カプセル化株で免疫することによって産生した(Russellら、1990、「Monoclonal antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae」、J.Clin.Microbiol.28:2191−2195)。PsaAを、以下の実施例3および5未示す手順を使用して単離した。BALB/cマウスを、フロイント不完全アジュバント(Sigma Chemical Co.、St.Louis、MO)およびリン酸緩衝化生理食塩水(pH7.2)を用いた1:1乳濁物中の180μg/mlの最終濃度で、精製タンパク質で最初に腹腔内で免疫した。1ヵ月後、マウスを、アジュバントなしの110μg/mlの精製PsaAでブーストした。ハイブリドーマ融合を、標準的な手順(Clafinら、1978 「Mouse myeloma−spleen cell hybrids:enhanced hybridization frequencies and rapid screening procedures」、Curr.Top Microbiol.Immunol.81:107−109)を使用して実行した。2匹のマウス由来の脾臓細胞を、Sp2/0−Ag14骨髄腫細胞と融合させた(Schulmanら、1978、「A better cell line for making hybridomas secreting specific antibodies」、Nature 276:269−270)。免疫したマウス由来の血清およびハイブリダイズした細胞由来の組織培養上清を、慣用的な手順において、ヤギ抗マウス免疫グロブリン−セイヨウワサビペルオキシダーゼ結合体を使用するELISAによって、そして標準的なPsaAに対するウェスタンブロッティングと組み合わせたSDS−PAGEによって、PsaAに対する反応性について、スクリーニングした。スクリーニングにおいて陽性の結果を得るハイブリドーマを、増殖させ、そしてペプチドの同定において使用した;これらは、6F6(6F6F9C8)、4E9(4E9G9D3)、8G12(8G12G11B10)および1B6(1B6E12H9)であった。これらのMAbを、1E7と共に、この研究において使用した。
【0088】
ドットイムノブロットおよびウェスタンブロットアッセイによると、これらのMAbは、最近のpneumococcal多糖ワクチンに存在する23の型特異的な血清型を示すS.pneumoniaeの臨床的単離体と反応した。ウェスタンブロットによって、検出された抗原が37kDaの分子量を有することを確認した。S.pneumoniaeの90の血清型の展開された研究において、前の段落で列挙された5つのMAb(1E7は含まない)は、90の血清型のうち89と反応した(1B6のみが血清型16Fと反応できなかった)。これらの列挙されたMAbは、E.coli、呼吸器病原体、または22の属および29の種を示す非病原体と反応できなかった。MAb 1E7は、試験された全てのpneumococcal株(24の血清型)と対応して反応し、100%の感受性を得た。特異性について、55の異なる細菌の非pneumococcal株(19の属と36の種を示す)のうち、反応したものはなく、従って、100%の特異性を得た。
【0089】
実施例11に記載される実験における使用のために必要とされる場合、MAbを、(最初にDMSOに溶解された)100μgのN−ヒドロキシスクシンンミジル−ビオチンエステルを有する0.1M NaHCO(pH8.4)中の1mgのタンパク質をインキュベートすることによってビオチン化した。
【0090】
(実施例2.Pneumococcal表面接着因子A遺伝子のクローニング)
制限酵素Sau3A1で消化したStreptococcus pneumoniaeのDNAを、BamHI消化したpUC13に連結し、そしてE.coli TB1に形質転換した。組換えクローンを、37kDaのモノクローナル抗体を使用して、コロニーイムノブロットによって同定した。プラスミドpSTR3−1は、pUC13にクローニングされたpneumococcal表面接着因子A遺伝子の一例である。
【0091】
(実施例3.精製PsaAの調製)
抗原または免疫原としての使用のためのPsaAを、タンパク質精製のための任意の公知の方法を使用して精製し得る。例えば、Streptococcus pneumoniaeを、慣習的に培養し得、そして細胞を回収した。次いで、精製された37kDaタンパク質を、Streptococcus pneumoniae細胞塊から、非イオン性洗剤を用いて抽出することによって単離し得、そして、硫酸アンモニウム画分および等電点電気泳動法によってさらに精製し得る。(Tharpeら、1996、「Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesin A(PsaA)」Clin.Diagn.Lab.Immunol.3:227−229)。
【0092】
別の実施例において、37kDaのタンパク質をコードする発現ベクターを含むE.coli株、TB1の細胞を、従来の技術を使用して、培養および回収し得る。適切な発現ベクターの例は、バクテリオファージλPLプロモーター(例えば、pKK1773−3)、ハイブリッドtrp−lacプロモーター(例えば、pET−3a)、またはバクテリオファージT7プロモーターを含むベクターである。次いで、37kDaのタンパク質(PsaA)を、タンパク質精製のための従来の方法を使用して、細胞から抽出し得る。
【0093】
(37kDaのタンパク質を用いる防御実験)
(実施例4)
xid変異(X連鎖免疫不全)を保持する20匹のCB A/CaHN/Jマウスを、この防御実験において使用した。これらを、毒性の莢膜3型Streptococcus pneumoniae株WU2を用いるチャレンジに対しての防御について試験した。マウスを、ケタミン/ロンパン(Rompun)で麻酔し、そして免疫前の血清を獲得するために、眼窩下で採血した。37kDaのタンパク質(pneumococcal表面接着因子(adhesin)A)を、タンパク質濃度1mlあたり54μgに完全フロインドアジュバント(CFA)中に乳濁させた。10匹のマウスを、部位当たり0.1mlで、2つの腋窩部位、および2つの鼡径部位に皮下的に注射し、約22μgのタンパク質/マウスを送達した。10匹のコントロールマウスを、タンパク質の代わりに、CFAおよび緩衝液で独立に処置した。14日後、10匹の試験マウスを、37kDaのタンパク質100μgを用いて腹腔内(IP)に注射した;コントロールを、緩衝液でIP注射した。IP免疫の8日後、全てのマウスを、眼窩下で採血して、免疫後の血清を獲得し、そしてS.pneumoniae株WU2の対数期培養物の60cfuを用いて静脈内(IV)でチャレンジした。マウスを、21日間観察し、そして死亡を記録した。血清を、免疫前に収集して、基準の曝露を確立し、そしてまた、37kDaタンパク質に対する循環抗体を防御と相関させるために、完全免疫プロトコール(チャレンジ前ではない)後に収集した。得られた結果は、以下のようであった:
チャレンジ後の日数 1:死亡なし
2:3匹のコントロールマウスが死亡
3:2匹のコントロールマウスが死亡
4:2匹のコントロールマウスが死亡、1匹のコントロールマウスが病気
5:1匹のコントロールマウスが死亡
6〜21:死亡したマウスなし
37kDaのタンパク質による免疫:10/10生存
タンパク質を有さないコントロール、2/10生存(8/10死亡)
異なる統計的有意度:(p=0.0008)順位和検定。
【0094】
(実施例5)
xid変異を有する20匹のCBA/CaHN/Jマウスを、以下のプロトコールに従って注射した:
(1)全てのマウスを、免疫前に採血して、基準の免疫を確立した。10匹の試験マウスを、完全フロインドアジュバント(CFA)中に乳化した37kDaのタンパク質抗原(PsaA)の合計21μgを、4つの部位で皮下的に免役した。10匹のコントロールマウスを、抗原の代わりにCFAおよび緩衝液で同様に免疫した。
【0095】
(2)14日後、マウスを100μgの37kDaのタンパク質抗原で(試験マウス)、または緩衝液で(コントロール)、腹腔内に(IP)ブースとした。このブースター免疫では、アジュバントは使用しなかった。
【0096】
(3)8日後、全てのマウスを眼窩洞を介して採血し、そしてこれらを、収集し、2つの群(免疫およびコントロール)にプールした。同時に、血液を、個々のマウスから収集して、抗体応答についてアッセイした。
【0097】
(4)1日後、2匹のさらなるマウスを、受動的に免疫を移入させる試みのために、0.1mlのプールされた免疫血清を用いて眼内に注射した。3匹のさらなるマウスを、0.1mlのプールされたコントロールマウス血清を用いて腹腔内(IP)に注射した。(免疫したマウスから獲得した血清が少量であったために、5匹のマウスだけをこの工程で注射した)。
【0098】
(5)IP注射の1時間後、これら5匹のマウスを、中期対数期(mid−log phase)の140コロニー形成単位(cfu)のS.pneumoniae3型株WU2を用いて、静脈内(iv)にチャレンジした。
【0099】
(6)同時に、18匹(8匹は試験、10匹はコントロール)のマウスを、WU2の同じ培養物でivチャレンジした。
【0100】
(7)死亡を毎日計数した。
結果:                 死亡数/チャレンジした総数
37kDaのタンパク質での免疫:       0/8
コントロールマウス:             10/10
受動防御:
免疫血清を受けたマウス:           0/2
コントロール血清を受けたマウス:       3/3
37kDaのタンパク質で免疫したマウスは、株WU2を用いた胎仔チャレンジから防御された;この免疫は、免疫されたマウス由来の血清を用いて受動的に移入され得た。(元々、10匹の試験マウスを使用した。しかし、これらのマウスのうち2匹は、WU2を用いて免疫される前に、他の原因で死亡した)。
【0101】
(実施例6)
酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)を、ヒト抗体の捕捉因子として、S.pneumoniaeの精製された37kDaのタンパク質抗原を使用して、発色させた。pneumococcal pneumoniaを有することが既知の24月齢未満の子供由来の対になった血清を、試験した。疾患の確認を、血液培養または尿中の抗原によって決定した。35%(9/26)が、同齢の群の病気でない子供由来の血清よりも、高い抗体力価を有することが見出された(p=0.06)。これは、天然の感染後に37kDaのタンパク質抗原に対して、いく人かの子供が応答したことを例示する。
【0102】
(実施例7)
(37kDタンパク質またはポリペプチド結合体の調製)
結合体は、T細胞依存応答を誘起するために、リンカーを介して、37kDタンパク質あるいは37kDタンパク質由来の免疫原性ペプチドまたはポリペプチドに結合するキャリアタンパク質の使用によって調製され得る。キャリアタンパク質は、任意の免疫原タンパク質、例えば、これらに限定されないが、キーホールリンペットヘモシニアン、ウシ血清アルブミン、破傷風毒素、ジフテリア毒素または細菌外膜タンパク質であり得る。結合体として有用な細菌外膜タンパク質の例としては、Neisseria meningitidisおよびHaemophilus influenzaeの外膜タンパク質が挙げられる。Neisseria meningitidisは、Neisseria meningitidisA群、B群またはC群から選択され得る。さらに、37kDタンパク質またはそのポリペプチドは、結合体に使用され得、ここで37kDタンパク質またはそのポリペプチドは、B細胞刺激物質であるポリサッカライド抗原のためのT細胞依存免疫原性キャリアである。これは、ポリサッカライド抗原が、B細胞刺激物質であり、そして防御免疫が、通常、B細胞刺激物質およびT細胞刺激物質の組み合わせによって産生されるという理論に基づく。タンパク質抗原によって誘導される免疫応答は、T細胞依存特性(すなわち、追加免疫およびキャリアプライミング)を示す。2歳未満の多くの子供は、T細胞依存抗原に応答しないので、T細胞依存刺激物質は、重要である。抗原の接着または結合は、米国特許第4,808,700号に記載されるような、従来のプロセスによって達成され得る。これは、キャリア免疫原と免疫原との間での共有化学結合を形成し得るさらなる化学物質を含む。
【0103】
本発明の37kDタンパク質抗原は、種々の方法において、哺乳動物、特にヒトに投与され得る。例示的な方法としては、ミョウバン沈殿物のような、非毒性アジュバントと共に与えられる非経口的な(皮下の)投与あるいは胃の活性の減少または消失後に与えられる経口的な投与あるいは胃液による不活化に対して抗原を保護する薬学的形態(例えば、保護的カプセルもしくはマイクロスフィア)を含む。用量レジメンおよび投薬レジメンは、主に、抗原が、治療目的または予防目的、患者および患者の履歴に関して投与されるかどうかに依存する。1用量あたりの投与される抗原の総薬学的有効量は、典型的には、1患者あたり約2μg〜50μgの範囲である。非経口投与に関して、抗原は、一般に、薬学的に受容可能な非経口ビヒクルと会合して単位用量の注射可能な形態(溶液、懸濁液、エマルジョン,)において処方される。このようなビヒクルは、本質的に非毒性かつ非治療的である。このようなビヒクルの例としては、水、生理食塩水、Ringer溶液、デキストロース溶液および5%のヒト血清アルブミンが挙げられる。非水性ビヒクル、例えば、不揮発性の動物油およびエチルオレアートもまた使用され得る。リポソームは、ビヒクルとして使用され得る。ビヒクルは、少量の添加剤、例えば、等張性および化学的安定性を増大する物質(例えば、緩衝液および保護剤)を含み得る。
【0104】
(実施例8)
(細菌株)S.pneumoniaeのすべての単離物を、Streptococcal Reference Laboratory,Division of Bacterial and Mycotic Diseases,National Center for Infectious Diseases,Centers for Disease Control and Prevention(CDC)から得て、そして血清型を決定した。クローニングおよび配列決定のために使用した肺炎球菌血清型6B株は、CDC参考株(SP−86)であった。E.coli DH5α(Bethesda Research Laboratories,Gaithersburg,MD)を、プラスミド(pUC19およびその誘導体)のためのレシピエント宿主として使用した。S.pneumoniae株を、5%のヒツジ血球細胞と共にTrypticase大豆アガープレートで増殖するか、またはここで示された、0.5%酵母抽出物を含むTodd−Hewittブロスで増殖した。E.coli培養物を、Luriaブロスにおいて増殖した。ここで必要な場合、100μg/mlのアンピシリン(Sigma Chemical Co.,St Louis,Mo.)を補充した。
【0105】
(S.pneumoniae、血清型6B由来のPsaA遺伝子のクローニングおよび配列決定)S.pneumoniae血清型6B由来の染色体ライブラリーを、上記されるように調製した。(Sampsonら,1994.「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA,the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp.adhesins,」Infect.Immun.,62:319−324)ただし、pUC18を、pUC13のかわりにクローニングベクターとして使用したことは除く。組換え体を、モノクローナル抗体1E7を使用してコロニー免疫ブロットによってスクリーニングした(Russellら,1990,「Monoclonal antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae,」J.Clin.Microbiol.28:2191−2195)。この手順および陽性クローンからのプラスミド精製(Ish−Horowiczら,1981,「Rapid and efficient cosmid cloning,」Nucleic Acids Res.9:2989−2998)ならびに制限エンドヌクレアーゼ分析は、全て以前に記載される(Sampsonら,1990,「Nucleotide sequence of htpB,the Legionellapneumophila gene encoding the 58−kilodalton(kDa)common antigen,formerly designated the 60−kDa common antigen,」Infect Immun.58:3154−3157;およびSampsonら,1994)。ドデシル硫酸アクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)およびウエスタンブロット分析を、前のように行なった(Sampsonら,1990)。全ての他のDNA操作を、Sambrookら,(上述)に記載される方法に従って行なった。DNA配列決定を、ABI PRISM Dye Terminator Cycle配列決定キットおよび手順(Perkin−Elmer,Cetus,Foster City,Calif)を使用して実施した。配列データを、DNASTARソフトウェアプログラム(DNASTAR,Inc.,Madison,Wis.)およびWisconsin Genetics Computer Group配列分析ソフトウェアプログラム(Fennoら,1989,「Nucleotide sequence analysis of a type 1 fimbrial gene of Streptococcus sanguis FW213,」Infect.Immun.57:3527−3533)で分析した。
【0106】
(ポリメラーゼ連鎖反応制限フラグメント長多型(PCR−RFLP)分析のためのゲノムDNAの調製)高分子量肺炎球菌DNAを、改変したGravesら,1993,「Universal bacterial DNA isolation procedure,」617−621頁,D.H.Pershingら(編),Diagnostic molecular biology,(American Society for Microbiology,Washington,D.C.)の手順によって調製した。型特異的S.pneumoniaeの16時間培養物を、37℃で攪拌せずにネジキャップフラスコ中の0.5%の酵母抽出物を含む50mlのTodd−Hewittブロスで増殖した。培養物を、室温で8000×gで15分間ペレット化し、そしてリン酸緩衝化生理食塩水(10mM、pH7.2)で洗浄した。この細胞ペレットを、10mMのTris、10mMのEDTA(pH8.0)および0.4%のSDSからなる2.5mlの緩衝液に可溶化した。15μlのプロテアーゼK(20μg/ml)を、添加し、そしてリアーゼを、37℃で1時間インキュベートした。この混合物を、反転して混合した後、500μlの5MのNaClの添加により0.48MのNaClに調整し、400μlの10%のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドを含む0.7%のNaClを添加した。この懸濁液を、以前のように混合し、65℃で30分間インキュベートし、そして等量のフェノール−クロロホルム−イソアミルアルコールで抽出した。この上相の水を、1500×gでの遠心分離によって分離し、そしてクロロホルム−イソアミルアルコールで抽出した。DNAを、−70℃で2.5容量のエタノールで上の水相から30分間かけて沈殿させた。これを、ペレット化し、そしてデシケーター中で乾燥し、水中で再懸濁し、そして260nmで吸光度を測定することによって定量した。
【0107】
(PCR−RELP)制限酵素EcoRI、HinfI、MaeIII、MboII、MnIIおよびNheIを、Boehringer Mannheim Biochemicals(Indianapolis,IN)から入手し;RsaI、Tsp509I、Eco57IおよびXmnIを、New England Biolabs(Beverly,Mass.)から購入した。増幅反応のためのプライマー配列を、S.pneumoniae血清型6B遺伝子(P1,AGGATCTAATGAAAAAATTAG(配列番号3);P2.TCAGAGGCTTATTTTGCCAAT(配列番号4))および隣接領域の配列のN末端配列(ヌクレオチド181〜201)およびC末端配列(ヌクレオチド1106〜1126)から選択した。このプライマーを、標準的手順を使用して合成した。
【0108】
((i)DNA増幅)この反応を、Perkin−Elmer PCR増幅キットを用いて実施した。反応容量は、100μlであり、そしてMgを含まない標準1×反応緩衝液、1μMの各プライマー、2.0mMのMgCl、0.2mMのdNTP、テンプレートDNAおよび2.5UTのTaqポリメラーゼを含んだ。テンプレートDNAの供給源は、抽出された精製染色体DNAまた細菌コロニーのいずれかであった。増幅のための条件は、以下の通りであった:変性94℃で1分間、アニーリング52℃で0.5分間および伸長72℃で1.5分間の30サイクル。増幅産物を、1%のアガロースゲルで分離し、そしてエチレンブロマイドで可視化した。直接コロニー増幅手順を採用した。これは、染色体DNAの抽出の必要性を取り除くことによってテンプレート調製を短縮する。この手順は、プレートからPCR混合物に直接的に単一の細菌コロニーを添加することおよび95℃で10分間加熱することからなった。残りのPCR工程は、抽出した染色体DNAについて概説され、そして上記されるように実施した。
【0109】
((ii)酵素消化)増幅産物の消化を、20μlの容量において指定された酵素について製造者によって指向されるように実施した。消化生成物を、アガロース(2%のメタファーアガロース、FMC Corp.,Rockland,Me.)ゲル電気泳動によって分析し、そしてエチレンブロマイドで染色後可視化した。
【0110】
(型6B PsaAの分析)ゲノムDNAを、Sau3AIによって部分的に消化し、BamHI−消化pUC18に連結し、そしてE.coli DH5αを形質転換するために使用した。組換えコロニーを、アンピシリン耐性およびイソプロピル−β−ガラクトピラノシド(IPTG)および5−ブロモ−4−クロロ−3−インドール−β−D−ガラクトピラノシドの存在化における白色コロニーの形成について選択した。約2,500コロニーのコロニー免疫ブロットスクリーニング(抗PsaA Mabを使用する)によって、2つの陽性コロニーを得た。これらを、選択し、精製し、そして同じMAbを使用するウエスタンブロット分析によって再スクリーニングした。これら両方は、PsaAに対するMabと反応性のタンパク質を発現し、そして約37kDの予想された分子量でSDS−PAGEにおいて移動した。1つを、継続した研究で選択され、そしてpSTR6と命名した。組換えプラスミド由来のDNAの限定された制限酵素分析は、陽性クローンが、酵素ClaI、EcoRIおよびHindIIIに対する部位を伴う3.5kbである挿入物を含むことを示した。PsaAコード領域を局在化するために、この挿入物を、SstI(ベクター内のマルチクローニング部位)およびHindIIIで2重消化した。この得られたフラグメントを、pUC18に連結し、E.coli DH5αに形質転換した。これは、約1.3kbのサイズの挿入物を含む組換え体を産生した。得られたサブクローンpSTR6yを、SDS−PAGEおよび抗PsaA Mabを使用するウエスタンブロットによって分析した場合、全長PsaA免疫反応性タンパク質を発現することが示された。1.3kbの挿入物の両方の鎖における完全なヌクレオチド配列を、この配列に相補的なオリゴヌクレオチドプライマーを使用してプラスミドサブクローンの環状配列決定によって決定した。配列情報は、利用可能になっていた。完全な連鎖球菌性挿入物のヌクレオチド配列を、配列番号1のような配列表に示した。単一オープンリーディングフレーム(ORF)は、PsaA遺伝子配列をコードする、ヌクレオチド189で、開始し、そしてヌクレオチド1,117で終わる。このORFは、930ヌクレオチド長であり、そして増幅され、そしてpGEM(Promega, Madison,Wis.)およびBAC−to−BACTM発現系(Bethesda Research Laboratories,Gaithersburg,Md.)のようなベクター系にサブクローニングされた場合、抗PsaA MAb抗体に反応性の全長PsaAを発現する。このORFは、34,598の推定分子量および5.23の等電点を有する309アミノ酸のペプチドをコードする。Kyteら,1982,(「A simple method for displaying the hydropathic character of a protein,」J Mol.Biol.157:105−132.)のアルゴリズムを使用するペプチドの分析によって、ペプチドが、推定リーダー配列をコードする20個のアミノ酸の主要な疎水性領域を含むことが示される。このリーダーは、シグナルペプチダーゼ開裂のためのコンセンサス配列(LXXC)を含む。このリーダーの除去は、4.97の推定等電点を有する分子量32,465のペプチドを生じる。リボソーム結合部位のためのコンセンサス配列(Shineら,1974,「The 3’−terminal sequence of E. coli 16S ribosomal RNA: complementarity to nonsense triplets and ribosomal binding sites,」Proc.Natl.Acad.Sc.USA 71:1324−1346)は、ATG開始コドンの5ヌクレオチド上流に位置する。
【0111】
(連鎖球菌性ホモログと血清型6B配列の比較)血清型6B PsaAヌクレオチド配列(Bilofskyら,1988,A GenBank遺伝子配列データベース,Nucleic Acids Res.16:1861−1864)(GenBank登録番号U53509)およびその隣接領域と、以前公開された株R36A PsaA配列(Sampsonら,1994,「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp. adhesins」Infect.Immun.62:319−324)との比較によって、ヌクレオチド配列間の差異が示される。2つの配列間の計算された相同性は、74%である。不一致の主要な領域は、ORFの上流および下流の領域ならびに推定シグナルペプチドをコードする最初の60個のヌクレオチドである。2つのPsaAコード配列を、比較する場合、配列相同性は、78%に増大する。血清型6B配列をまた、最近GenBankに提出された、別のワクチン血清型、血清型2(登録番号U40786)に関するPsaA DNA配列と比較した。これらの2つの配列のコンピューター分析は、これらが、類似することを示す。この2つのPsaA DNA配列間の計算上のDNA相同性パーセントは、99%である。2つの配列間に8個の単一の塩基の差異がある。血清型2 PsaAと血清型6BのPsaAの比較は、ほとんど完全な同一性を示す:計算された類似値は、99.3%である。ヌクレオチドレベルにおける8個の塩基の差異は、保存的置換を生じる2つの変更を伴う6個のアミノ酸のペプチドレベルにおける差異に翻訳される。さらなる分析およびビリダンスStreptococciおよびE.faecalis由来の他の5個のGenBank PsaAホモログと血清型6B配列の比較によって、有意な配列類似性が明らかになった(Fennoら,1989,「Nucleotide sequence analysis of a type I fimbrial gene of Streptococcus sanguis FW213.」Infect.Immun.57:3527−3533;Sampsonら,1994.「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodolton protein homologous to previously reported Streptococcus sp. adhesins,」Infect.Immun.62:319−324:Ganeshkumarら,1991.「Nucleotide sequence of a gene coding for a saliva−binding protein (SsaB) from Streptococcus sanguis 12 and possible role of the protein in coaggregation with actinomyces.」Infect.Immun.59:1093−1099,Kolenbranderら,1994.「Nucleotide sequence of the Streptococcus gordonii PK488 coaggregation adhesin gene scaA and ATP binding cassette.」Infect.Immun.62:4469−4480;およびLoweら,1995.「Cloning of an Enterococcus faecalis endocarditis antigen: homology with some adhesins from oral streptococci.」Infect.Immun.63:703−706)。
【0112】
配列同一性は、PsaA(S.pneumoniae株R36A)、SsaB(S.sanguis)、FimA(S.parasanguis)、ScaA(S.gordonii)およびEfaA(E.faecalis)について、それぞれ、81%、81%、77%、82%および57%であった。さらに、全ての6個の配列は、生物体において大きな類似性相同性を示した。それぞれは、最初の17〜20アミノ酸内にプロリポタンパク質コンセンサス配列LXXC(シグナルペプチダーゼII開裂のため)を含む疎水性リーダーペプチドを含む。このN末端リーダー配列は、最も大きな可変性の領域を示すことが明らかである。この後、アミノ酸36から150までの高い類似性の領域が続く。アミノ酸150位から190位までの領域は、可変領域であり、そして別の保存領域が続く(アミノ酸198位〜309位)。
【0113】
(23−バレント(valent)ワクチンにおける23種の血清型由来の染色体DNAのPCR−RFLP分析)PCR−RFLPを、使用して、23バレントワクチンにおける23種の血清型を示す、23のS.pneumonia血清型間のPsaA遺伝子の保存の程度を試験した。株R36Aに対応するプライマーを用いて肺炎球菌型株を増幅する以前の試みは、失敗であったので、PCRプライマーを、血清型6B由来のPsaA遺伝子のヌクレオチド配列、特にPsaAポリペプチドのN末端およびC末端をコードする遺伝子の領域に基づいて選択した。S.pneumoniae血清型6B由来のPsaA遺伝子に相補的なプライマーを使用して、23のバレントワクチンにおいて示される全ての23種の血清型およびサブタイプ由来のPsaA遺伝子を、染色体DNAから増幅した。血清型6B PsaA遺伝子の全長にわたる制限エンドヌクレアーゼ消化部位を有する、全ての10種の酵素を選択した。10種のうち9種の酵素は、分析した全ての23種のPsaA遺伝子と同一のパターンを生じる。
【0114】
1種の例外、制限酵素Tsp509Iは、遺伝子内に6個の部位を有し、そして7bp、30bp、68bp、146bp、151bp、166bpおよび362bpのサイズに消化される7つのフラグメントを産生する。これらのフラグメントを、2%のメタファーアガロースゲルにおいて分離した場合、5つのバンドパターンが、見られ得る(7bpフラグメントおよび30bpフラグメントは、サイズが小さいためこれらのゲルにおいて見られない)。23種の血清型のうち21種に関して、この5つのフラグメント酵素パターンが、見られた;しかし、血清型2および33Fの株に関して、146bpフラグメントは、存在せず、そして2つの新しいフラグメントが、68bpのフラグメントに隣接することが明らかになり、すべてで7個のバンドを生じる。従って、フラグメントの数の増加は、146bpフラグメント内の付加的なTsp5O9I部位の存在から生じる。
【0115】
この外部の部位の発生率を確認するために、23種の血清株のそれぞれの3〜4種のさらなる株のTsp509Iパターン(血清型2および血清型25のさらなる株は、利用できなかった)を分析した。分析した全ての株は、血清型についてCDCに提供された米国由来の無作為な臨床的単離物であった。80種の株の大多数は、血液単離物である;例外は、脳脊髄液由来の2種の株、胸水由来の2種の株ならびにそれぞれ眼球および鼻由来の1種の株であった。分析した株の、10%は、改変されたRFLPパターンを生じる、付加的なTsp509I部位を有する。この改変は、型4、8、11Fおよび33Fのみに見られた。この改変したパターンの発生率を決定する試みにおいて、これらの4つの型の8種のさらなる株由来のPsaA遺伝子を、Tsp509Iバリエーションついて分析した(これらの4つの型について全てで〜11−12を有する)。
【0116】
表1は、血清型4、8、11Aおよび33Fの分析を要約した。改変したパターンは、散発的に、血清型4および8に存在するが、11Aの株のうち11、および33Fの全ての株において本質的に常に存在する。バリエーションを示す株が、国内の多様な地域に由来するので、この発生のパターンは、米国の地理的な位置または地域に相関し得る。型4、8、11Aおよび33Fの全ての株は、1種の33F株を除いて血液単離物であった。33Fは、鼻の単離物であって;従って、この改変の発生率における単離の部位の関連性は評価され得ない。
【0117】
(表1.さらなるTsp509I制限部位について選択された血清型のスクリーニング)
【0118】
【表1】

Figure 2004502782
全ての23のワクチン型の各々2〜3の株の調査を含む最初のTsp509I分析
さらなるTsp509I部位を示す型のさらなる株のTsp509I分析
括弧に示されるものは、さらなる制限部位を有する血清型の数と試験した血清型の数の比である。
【0119】
この分析は、S.pneumoniae血清型6B由来のPsaAをコードする遺伝子のクローニングおよび配列決定ならびに、23種の肺炎球菌ポリサッカライドワクチン血清型における引き続く遺伝子の分析を開示する。配列分析によって、血清型6B配列および以前に公開された株R36Aが、予想よりも類似していないことが明らかになった。ヌクレオチド配列およびその隣接領域は、起源の株R36A PsaAに対して73%のみに相同であったが、実際のPsaAコード配列は、78%の計算された相同性を有した。2つの配列間のタンパク質配列類似性は、81%しかなかった。新しく提供された血清型2肺炎球菌PsaA(ワクチン血清型)と血清型6B配列の比較によって、DNA相同性は99%および98%タンパク質配列類似性と計算された。さらに、これらの値は、ワクチン血清型内の遺伝子についての配列保存が、高度である証拠である。これらの2つの配列の推定アミノ酸配列を、属内のPsaA相同性について他の公開された配列と比較した場合、類似性の大きな領域は、全ての5種のタンパク質に明白であった。群内の類似性値は、57〜82%の範囲であった。
【0120】
Streptococcus pneumoniaeワクチン候補の必要性は、本発明者らが、S.pneumoniae血清型6BからPsaA遺伝子を、クローニングし、そして配列決定することを促進した。2つの肺炎球菌PsaA遺伝子(6BおよびR36A)の間の不均質性によって、本発明者らは、ワクチン血清型を試験し、株間の多様性の程度を決定した。S.pneumoniae血清型6BからのPsaA遺伝子のN末端コード領域およびC末端コード領域に対応するプライマーは、23個全てのワクチン血清型を増幅した。血清型6B遺伝子のうちに21個の部位を表す10個の異なる制限酵素を使用するPCR−RFLP分析は、株間でたった1つの多様性領域を示しただけであり、これは、少数の株についてさらなるTsp509I部位を生じた。本研究は、血清型6B遺伝子の配列は、ワクチン血清型の間で見出される配列を代表することを実証する。このことについての証拠としては、血清型2と血清型6Bとの間の99%のDNA配列同一性、および本研究において試験された21個の部位を網羅する均一かつ同一な制限パターンが挙げられる。より初期の株R36A PsaA配列は、本明細書で分析された血清型において表面上は存在しない改変体配列を表すことが明らかである。なぜなら、発明者らは、株R36A PsaAに対してプライマーを使用して、この配列を増幅することが不可能だったからである。しかし、本研究のより重要な局面は、分析したワクチン血清型間で、限定された多様性が存在することである。疾患を引き起こし、従ってそれに対する予防的手段が必要とされるものは、血清型である。これらの血清型の間でのPsaAの遺伝的多様性の欠損は、遺伝子が高度に保存されており、そしてワクチン開発のための優れた候補であることを示唆する。
【0121】
(実施例9.モノクローナル抗体)
血清型22F由来の37kDaのタンパク質を使用して、モノクローナル抗体(1B6E12H9、3C4D5C7、4E9G9D3、4H5C10F3、6F6F9C8、および8G12G11B10)を作製した(米国特許出願番号08/715,131、現在は米国特許5,854,416号(これらは参考として本明細書中に援用される)において開示される)。これらのMAbを、Streptococcus pneumoniaeによる感染からの防御を付与するその能力について、分析した。表2は、試験した5つのモノクローナル抗体の能力を示し、特に1つが、その後のS.pneumoniaeチャレンジからの効率的な防御を与えた(8G12G11B10)。S.pneumoniaeからの保護は用量応答性であった。これはこのモノクローナル抗体が、防御の原因であったことを示す(表3)。
【0122】
(表2.乳仔マウスにおける、抗37kDaモノクローナル抗体によって付与される、Streptococcus pneumoniae血清型6Bに対する受動防御)
【0123】
【表2】
Figure 2004502782
チャレンジ用量(1.7×10cfu)または10×菌血症用量100%(BD100)。1群あたり5匹のマウスに、50μgの総抗体を与えた。すべてのMAbは、IgGである。
【0124】
(表3.抗37kDaモノクローナル抗体8G12G11B10の受動防御能の可能性に対する、第2用量の効果)
【0125】
【表3】
Figure 2004502782
全ての乳仔マウスを、10×BD100(2×10cfu)でチャレンジした。MAbを、チャレンジの24時間前(前)およびチャレンジの24時間後(後)に与えた。10匹のマウス/群。
【0126】
(実施例10.ファージディスプレイライブラリー)
pIIIコーティングタンパク質(ParmlyおよびSmith,1988)のN末端部分で位置する15アミノ酸残基の挿入物を含むファージディスプレイライブラリーを、ベクターとしてファージFUSE 5において構築した。このライブラリーを、33bpの合成BgIIフラグメントをFUSE 5に連結し、そしてE.coli Kqll/kan+細胞を、エレクトロポレーションによってトランスフェクトすることにより作製した。このファージ子孫は、ディスプレイライブラリーを含む。
【0127】
(実施例11.バイオパニング(biopanning)によるスクリーニング)
4サイクルのバイオパニングを、実施例10のファージディスプレイライブラリーをPsaAエピトープペプチドについてスクリーニングする目的で、ファージ使用される各MAbについて行った(SmithおよびScott,1993、Meth.Enzymol.、217:228〜257)。ペトリ皿の基質を、実施例1において調製されるように、ストレプトアビジンおよび10μgのビオチン化抗PsaA MAbでコーティングした。残りのビオチン結合部位を、1.5mlのD−ビオチン(10mM)でブロックした。次いで、このファージライブラリー(1011〜1012個の形質転換単位)を、固定化したMAbと共にインキュベートした。結合したファージを、ストレプトアビジンでコーティングされたプレートから、0.1N HCl、pH2.2で溶出した。この溶出されたファージを、力価測定および増幅し、次いで上記のように行ったさらに2回の選択に供した。使用されたビオチン化MAbの量は、第2回目および第3回目においてそれぞれ1nMおよび1pMであり、その結果、高親和性のペプチドのみが、最後のサイクルの終了時に結合された。
【0128】
(実施例12.免疫原性ペプチドのアミノ酸配列)
実施例11の手順を使用して得られた、ライブラリー由来の高親和性ペプチドを、増殖および配列決定した。それぞれのMAbについて、選択プロセスから生じた10個のファージ検体を、配列決定した。約1μgの一本鎖DNAを、フェノール−クロロホルム抽出によって精製し、エタノール沈殿させ、そして7μlの水に再懸濁した。全てのfd−tet誘導ベクターに共通の、野生型pIIIにおける領域から誘導されたFUSE 5ベクター配列に相補的な27マーのプライマーおよび35S Sequenase バージョン2(U.S.Biochemicals、Cleveland、OH)を使用して、配列決定反応を行った。得られた配列を、表4において示す。これらを、ClustaIVおよびtFastaプログラムを使用して、PsaA株2および6Bの既知の配列と比較し、それぞれのペプチドが最も近く整列される、PsaAに関するエピトープを同定した。これらのエピトープ位置をまた、表4において示す。さらなる残基がこのタンパク質に存在し、ここでこのペプチド(配列番号7および配列番号8)の残基13の後にギャップが出現する場合、MAb(8G12、6F6および1E7)を使用して得られるペプチドは、PsaAに最も整列する。
【0129】
(表4.MAbを用いたバイオパニングによって得られるペプチド配列)
【0130】
【表4】
Figure 2004502782
(実施例13.PsaAの免疫原性ペプチドでのマウスの免疫)
配列番号5、6、7、および8において示される配列を有するペプチドを、従来の方法によって(例えば、自動化ペプチド合成器を使用して)合成し得る。このペプチドを、逆相HPLCによって精製し得、そして主要なピークを収集し得る。ペプチド配列を、自動化配列決定装置(例えば、Beckman Instruments,Inc.,Mountain View、CAによって製造される自動化配列決定装置)を使用して、自動化ペプチド配列決定によって確認し得る。各ペプチドを、水溶性カルボジイミド試薬によって媒介されるカップリングを使用して、キーホールリンペットヘモシアニンのようなアジュバントに結合し得る。生じた結合体を、リン酸緩衝化生理食塩水 pH7.2に、最終濃度が約180μg/mlとなるように溶解し得、そしてエマルジョン中に、約1:1の比でフロイント不完全アジュバント(Sigma Chemical Co.,St Louis,MO)と合わせ得る。BALB/cマウスを、この懸濁液を用いて腹腔内に最初に免疫化し得、そして一月後、このマウスを、アジュバントを有さない約110μg/mlの結合体を用い、ブーストし得る。
【0131】
(実施例14.ファージディスプレイによって同定されたコンセンサスペプチドでのマウスの免疫)
ファージディスプレイによって同定されたいくつかのペプチドの配列由来のコンセンサス配列(配列番号8)を有するペプチドを、PsaAに対する免疫学的な応答を惹起するその能力について、試験した。上記の実施例12に記載されるファージディスプレイ実験においてモノクローナル抗体8G12、6F6および1E7に結合するペプチドに由来するこのコンセンサスペプチド(L V R R F V H R R P H V E S Q;配列番号7)を、そのアミノ末端にCYGGスペーサーおよびラウロイル基を有するように合成した(Bio−Synthesis、Lewisville、TX)。このラウロイル基は、プロテオソームに対するペプチド基の疎水性複合体形成を増強する(Lowell,G.H.ら、「Proteosome,hydrophobic anchors,iscoms,and liposomes for improved presentation of peptide and protein vaccines」、New Generation Vaccines,Woodrow,G.M.、Levine,M.M.(編)、Marcel Dekker,Inc.,New York、141〜160頁(1990);Lowell,G.H.ら、「Peptides bound to proteosomes via hydrophobic feet become highly immunogenic without adjuvants」J.Exp.Med.167:658(1988);およびZollinger,W.D.ら、「Complex of meningococcal group B polysaccharide and type 2 outer membrane protein immunogens in man」J.Clin.Invest.63:836(1979))。一方、このシステイン基は、ペプチドの免疫原性を増強する(Lowell,G.H.ら(1990))。Zollinger(Zollingerら(1990))によって記載されるように、プロテオソームを、群B.meningococci、株99M由来の外膜複合体小胞から調製した。合成的リポペプチドを、界面活性剤の存在下で、成分を合わせることによって、1:1(w/w)の比で、プロテオソームに対して複合体形成させた。この界面活性剤を、大規模な透析によって除いた(Lowell,G.H.ら(1988))。
【0132】
3〜4週齢のBALB/cマウス(群あたりn=4)を、10、25、または50μgのペプチド(配列番号5)/プロテオソーム複合体で、0週目にプライムした。次いで、それぞれの群におけるマウスを、10、25、または50μgのペプチド(配列番号5)/プロテオソーム複合体で、2週目および3週目にブーストした。0週目に20μgのPsaAタンパク質でプライムしたマウスは、本研究のための陽性コントロールであった。陰性コントロールは、0週目に10、25、または50μgのプロテオソームでプライムし、そして2週目および3週目に10、25、または50μgのプロテオソームでブーストしたマウスから構成された。血清を、4週間にわたって毎週収集し、そして抗PsaA特異的抗体を、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって試験した。
【0133】
抗PsaA特異的ELISAを、以下のように実行した:Nunc immuno Maxi Sorbプレートを、5μg/mlの精製されたネイティブなPsaAタンパク質で、4℃で一晩コーティングした。プレートをPBS/Tween緩衝液(0.01%のTween−20を含むPBS)で洗浄し、そして1%のBSAを含むPBS/Tween緩衝液でブロッキングした。PBS/Tween/BSAにおいて1:10で始めたマウス血清の段階希釈物を、37℃で1時間インキュベートした。このプレートを、PBS/Tweenで4回洗浄した。PBS/Tween/BSA中に4000:1で希釈した、西洋ワサビペルオキシダーゼに結合し、抗マウスIgGおよびIgM(Sigma,St.Louis,MO)を、プレートに添加した。抗PsaA抗体を、o−フェニレンジアミン基質を用いて30分間、暗所で検出した。吸光度を、Microplate E1311(Biotek,Winooski,VT)で、490nmで読み取った。
【0134】
MAb 8G12、1E7および6F6によって選択されたペプチドの全ての配列は、PsaA分子の同じ領域に整列した。MAb 8G12によって選択された1つのペプチドは、上に示されるように、1E7および6F6によって選択されるペプチド(配列番号8)と同じ配列を有した。これらのペプチドとPsaAとの間の相同性を決定し、これは6アミノ酸に存在した。この領域を使用して、コンセンサスペプチド配列(配列番号8)を規定した。このペプチドを、N末端ラウロイル基およびCYGGモチーフを用いて合成し、プロテオソームに複合体形成させ、そして免疫原性を改良した。マウスを、10、25、または50μgの、プロテオソームに複合体形成しているコンセンサスペプチドで免疫した。ペプチド免疫マウス由来の血清は、抗PsaA応答を示した。本研究の結果を、表5および6において示す。このペプチド免疫マウスは、IgG応答を発達させ、力価は4週目に159から252の範囲に及んだ。この力価を、プロテオソームバックグラウンド値に関してデータを標準化した後で計算した。3つの用量の群のうち、50μgのペプチド用量群に対する免疫応答が、最も高かった。しかし、このペプチドに対する抗PsaA応答は、PsaAタンパク質に対する免疫応答よりも有意に低かった(p<0.05)。
【0135】
(表5.PsaAに対するIgMの力価)
【0136】
【表5】
Figure 2004502782
このデータを、20μgのPsaAで免疫したマウス由来のコントロール血清の25%の力価として示す。
【0137】
(表6.PsaAに対するIgGの力価)
【0138】
【表6】
Figure 2004502782
表5におけるように、このデータを、20μgのPsaAで免疫したマウス由来のコントロール血清の25%の力価として示す。
【0139】
(実施例15.ファージディスプレイによって同定されたペプチドの脂溶化した形態および脂溶化していない形態での、マウスの免疫(Srivastava,N.ら、Hybridoma 19:23、2000からのデータ)
配列番号5(T V S R V P W T A W A F H G Y)のアミノ酸配列を有し、そしてMAb 4E9を使用したファージディスプレイによって選択されたペプチドを、S.pneumoniaeチャレンジからマウスを防御するその能力について試験した。このペプチドの2つの形態を合成した:一方は、そのN末端にパルミトイル残基を有し(「配列番号5−脂溶化(lipidated)」)、そしてもう一方は、このような誘導体化を有さない(「配列番号5−未脂溶化(unlipidated)」)。これらのペプチドを、Stewartら、「Solid peptide synthesis」第2版、Pierce Chemical Co.,Rockford,IL(1984)に記載されるように固相F−moc化学を使用し、ACTモデル396HPSペプチド合成器(Advanced ChemTech,Louisville,KY)を使用して合成した。モノパルミチン酸を含む上記に記載されるペプチドの脂溶化バージョンを、パルミチン酸(Sigma Chemicals,St.Louis,MO)を、上記に記載される標準的なアミノ酸結合(Verhaulら(1995))に関してと同じ反応条件を使用して樹脂結合ペプチドの脱保護されたアミノ末端に結合することによって、合成した。配列を、Portonモデル#2090自動化ペプチドシーケンサー(Beckman Instruments,Inc.,Mountain View,CA)を使用する、自動化されたペプチド配列決定によって検証した。ペプチドを、リン酸緩衝化生理食塩水 pH7.2(PBS)中に、最初の用量について1.0mg/ml、そして続く用量について0.5mg/mlの最終濃度になるように懸濁した。
【0140】
ペプチド配列番号5−脂溶化および配列番号5−未脂溶化の、S.pneumoniaeチャレンジに対して防御する能力を分析するために、10週齢のND−4マウス(Swiss Webster)を、3用量レジメンを使用して免疫した。試験マウス(各ペプチドについてn=15)は、0日目に100μgのペプチドの初回用量を受け、続いて3週目および5週目で、50μgのペプチドのブースター用量を受けた。このペプチド配列番号5−脂溶化を、100μl PBS 0.01M、pH7.2に懸濁し、一方、未脂溶化ペプチド(配列番号5−未脂溶化)を、アジュバント アルヒドロゲル(alhydrogel)(2%;#A1090BS、Accurate Chemical and Scientific Company,Westbury,NY)と共に、PBS中に6.3mg/mlの濃度で混合し、このペプチドの免疫原性を増強させた。コントロールマウス(n=12)を、ペプチドを用いないこと以外は同様に免疫化した。各マウスを、肩の間に皮下で免疫した。最終のブーストの1週間後、全てのマウスを、4.9×10cfuのS.pneumoniaeの株PLN−D39(James Paton、Women’s and Children’s Hospital,North Adelaide,S.A.Australiaによって寄贈された)(これはD39のニューモライシン(pneumolysin)陰性誘導体である)でチャレンジした。この5日後に安楽死させ、そして鼻洗浄物(nasal wash)の培養をした。PBS鼻洗浄を、Wu,H.Y.ら(「Establishment of a Streptococcus pneumoniae nasopharyngeal colonization model in adult mice」、Microb.Pathog.23:127(1997))の方法によって行った。各洗浄物を、1:486の最終希釈物なるように3倍希釈した。50μlの各希釈物を、血液寒天+ゲンタマイシンプレート(5%の脱線維したヒツジ血液および0.5%のゲンタマイシンを補充したトリプチカーゼ(Trypticase)ダイズ寒天)上で培養した。免疫したマウスおよびプラセボ(PBS免疫化コントロール)におけるNPコロニー形成および保因(carriage)からのデータを、t−検定またはMann−Whitney順位和検定のいずれかを使用して分析した。鼻咽頭の保因は、鼻あたりのコロニー形成単位の数である。鼻咽頭のコロニー形成は、25μlの鼻洗浄物において少なくとも1cfuを形成するか否かに依存して、マウスについて陽性または陰性のいずれかである。
【0141】
ペプチド配列番号5−脂溶化および配列番号5−未脂溶化の、S.pneumoniaeチャレンジに対して防御する能力を分析するために、Swiss Websterマウスを、配列番号5−脂溶化および配列番号5−未脂溶化、およびPsaAで、上記のように免疫化した。ペプチド配列番号5−脂溶化で免疫されたマウスは、プラセボコントロールと比較した場合、細菌の鼻保因において統計学的に有意な減少(p<0.05)を示した(表7)。さらに、ペプチド配列番号5−未脂溶化で免疫したマウスは、S.pneumoniae血清型2によるコロニー形成に耐性である機会が40%高かった(表7)。これは、プラセボコントロールと比較した場合、統計学的に有意であった(p<0.05、Fisherの直接確立検定、両側検定)。肺炎球菌の鼻コロニー形成の減少は、非脂溶化ペプチド配列番号5−未脂溶化で免疫したマウスにおいて見出された;しかし、この減少は、プラセボコントロールと比較した場合、統計学的に有意ではなかった(p=0.48)(表7)。
【0142】
(表7.Swiss−Websterマウスにおける防御研究の要約
【0143】
【表7】
Figure 2004502782
このデータは、3回の実験の保因(cfu/鼻)の相乗平均として示される。コロニー形成を、1cfu/25μl鼻洗浄物として規定する。この有意性を、Mann−Whitney U順位和検定を使用して計算する(p<0.05)。
**N末端の付加的なシステイン残基でのモノパルミチン酸を用いた脂溶化。この脂溶化されたペプチドは、システイン(C)残基がこのペプチドのアミノ末端にあるように、示された配列表からのアミノ酸配列のアミノ末端に結合したアミノ酸配列CSSを含んでいた。
【0144】
(実施例16 複数抗原性PsaAペプチドでのマウスの免疫化)
配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示された配列を有するペプチドの、S.pneumoniaeの攻撃からマウスを防御する能力を、脂溶化形態もしくは複数抗原性ペプチド(MAP)形態で別個に投与するか、またはMAPと結合して投与した場合に、調べた。配列番号5、配列番号6および配列番号7で与えらる配列を有するペプチドを、実施例15に記載されるような、類似の試薬、装置、手順を使用して合成した。2つのアーム、3つアーム、または4つアームのうちいずれかを含む複数抗原性ペプチド(MAP)(図1A〜1C)を、Tam,J.P.、「Multiple antigenic peptide system:A novel design for synthetic peptide vaccines and immunoassay」 Synthetic Peptides Approaches to Biological Problems,J.P.TamおよびE.T.Kaiser編,Alan R.Liss,Inc.,New York,3−18(1989)の方法に従って合成した。この実施例に記載される全てのMAPは、合成を容易にするためのさらなるノルロイシン(NLe)残基をカルボキシ末端に含む(図lA〜図1C)。ミョウバンを、非脂溶化ペプチドのためにこの懸濁物に添加した。
【0145】
別個の群のND−4マウス(ペプチド群およびコントロール群当たりn=8)を、第0週、第3週、第5週の3回、それぞれ100μg、50μg、または50μgの非脂溶化ペプチドまたは脂溶化ペプチドのいずれかで、皮下にて免疫化した。第3の用量の1週間後、マウスを、10μlの0.85%生理食塩水中に懸濁した、Streptococcus pneumoniaeの血清型2、血清型4、または血清型6Bの10cfuで鼻腔内(IN)にて攻撃した。この5日後に、安楽死させ、そして鼻腔内洗浄液を培養した。鼻咽頭(NP)のコロニー形成およびキャリッジを、実施例15に記載されるように、分析した。
【0146】
非脂溶化または脂溶化した、単相性ペプチドのMAP(すなわち、均質)および二相性ペプチドMAP(すなわち、2つの異なるペプチド配列を含む不均質MAP)を用いた免疫化は、鼻腔内キャリッジに対するインビボ保護(すなわち、cfuの減少)によって確証が得られるような、S.pneumoniaeの攻撃に対する免疫学的応答を生じる。最も強い免疫学的応答を、二相性ペプチドMAPの免疫化で観察した。NPコロニー形成の減少を、脂溶化ペプチドおよび非脂溶化ペプチド、ならびに様々なMAP構築物で、観察し、そしてこの減少は、これらの間で変化した。非脂溶化単相性ペプチド(すなわち、均質な)MAPで免疫化することによって、NPコロニー形成が40%と93%との間に減少した(表8)。脂溶化単相性ペプチドで免疫化することによって、NPコロニー形成が、48%と94%との間に減少した。キャリッジで最も大きい減少は、二相性ペプチドMAPで観察された。非脂溶化二相性ペプチドMAPの免疫化によって、NPコロニー形成が、68%と91%との間に減少した(表9)。二相性ペプチドMAPの免疫化で観察された、このNPコロニー形成の減少は、試験した全ての血清型および二相性ペプチドについて統計的に有意(p<0.05)であった。
【0147】
PsaAに対するモノクローナルを使用するファージディスプレイ分析によって同定される、実験で使用したPsaAペプチドは、免疫原性であり、そしてこれは、試験したS.pneumoniaeの3つの血清型のキャリッジを減少した。さらに、二相性ペプチドMAPは、単相性ペプチドMAPよりも、キャリッジの減少においてより効率的であった。
【0148】
(表8.鼻咽頭(NP)コロニー形成の減少(%):コントロールに比較した非脂溶化4アーム均質MAP(P値))
【0149】
【表8】
Figure 2004502782
非脂溶化ペプチド(NL)。
**コントロールからの統計的有意差(P≦0.05)を、t検定またはMann−Whitney順位和検定で算出した。
***配列番号5の均質4アームMAP。
****配列番号6の均質4アームMAP。
*****配列番号7の均質4アームMAP。
【0150】
(表9.コントロールに対して比較した本発明の脂溶化ペプチドMAPおよび二相性ペプチドMAPのNPコロニー形成の減少(%)
【0151】
【表9】
Figure 2004502782
(P値)。
**N末端のさらなるシステイン残基において、モノパルミチン酸で脂溶化。この脂溶化ペプチドは、このシステイン(C)残基がこのペプチドのアミノ末端になるように、示された配列表由来のアミノ酸配列のアミノ末端に結合するアミノ酸配列CSSを含む。
***図1Aに示されるような、配列番号5および配列番号6の不均質4アームMAP。
****図1Bに示されるような、配列番号5および配列番号9の不均質4アームMAP。
【0152】
(実施例17.三相性ペプチドMAPでのマウスの免疫化)
均質(単相性ペプチド)3アームMAPおよび不均質(二相性ペプチドまたは三相性ペプチド)3アームMAPをまた、S.pneumoniaeの攻撃に対する防御を提供するために使用し得る。例えば、単相性ペプチドMAPおよび二相性ペプチドMAPについて上で記載したように、配列番号5〜配列番号10のうちの任意の組み合わせを含む三相性ペプチド3アームMAPまたはそれらの免疫原性フラグメント(例えば、各々が配列番号5に示されるアミノ酸配列を有する、3アームを含む均質三相性ペプチドMAP、または配列番号5の配列を有する第1のアーム、配列番号9の配列を有する第2のアーム、および配列番号10の配列を有する第3のアームを含む不均質三相性ペプチドMAP;例えば、図1C参照のこと)を、実施例15および実施例16に記載されるような、類似の試薬、装置、および手順を用いて、合成し得、そして試験し得る。三相性ペプチドの組み合わせの他のこのような例は、以下であるが、これらに限定されない:配列番号5を含む第1のアーム、配列番号6を含む第2のアーム、および配列番号7、配列番号8、または配列番号9を含む第3のアーム;配列番号5を含む第1のアーム、配列番号10を含む第2のアーム、および配列番号7、配列番号8、または配列番号9を含む第3のアーム;配列番号6を含む第1のアーム、配列番号7を含む第2のアーム、および配列番号9または配列番号10を含む第3のアームなど。
【0153】
(実施例18.PsaA由来のペプチドを用いた皮下免疫化による、マウスにおける肺炎球菌キャリッジの阻害)
本発明者らは、免疫化したマウスにおける、肺炎球菌(Pnc)鼻咽頭(NP)キャリッジを阻害するMAPの能力について、脂溶化形態または脂溶化形態の単独、または互いに組み合わせ(2つの二相性ペプチドおよび三相性ペプチド)のいずれかである、3つのMAPを試験した。NPキャリッジの阻害は、MAPの組み合わせおよび二相性ペプチドを使用して、均質MAP単独に比べ、劇的に増大された。これらの観察は、この抗PsaA MAbファージディスプレイ発現ペプチドは、免疫原性であり、そしてマウスにおけるNPキャリッジを有意に減少することを示した。これらのPsaAペプチドは、Pncキャリッジ、中耳炎、および/また侵襲性Pnc疾患の減少および/または除去について、ヒトおよび/または他の動物にとって、おそらくはワクチンとして有用である。
【0154】
(A)材料および方法)
(細菌性単離体および増殖条件)
S.pneumoniaeの3つの単離体(血清型2、血清型4および血清型6Bを表す)を、NPキャリッジ実験のために使用した。血清型2である単離体PLN−D39は、James Paton(Women’s and Children’s Hospital,North Adelaide,S.A.,Australia)の厚意によって提供され;そして、血清型4である単離体DS2341−94、および6Bである単離体DS 1756−94は、Richard Facklam(Centers for Disease Control and Prevention,Atlanta,GA)の厚意によって提供された。これらの選択された単離体は、代表的な株であり、発明者らの実験室および他の場所において動物モデル実験において頻繁に使用されていた。多数の実験が同じロットの細胞から開始され得たことを確実にするために、各肺炎球菌単離体の標準化ストック培養物を、上述したように調製した(Johnson SEら、J.Infect.Dis.180:133−40,1999)。実験を開始する際に、ストック細胞を、血液寒天培地(BA,5%脱フィブリンヒツジ血液を補充したTrypticaseダイズ寒天;BBL,Microbiology Systems,Becton Dickinson and Co.,Cockeysville,MD)上で培養し、10% Levinthal基礎培地(BHI−10L;BBL)を補充した脳心臓注入ブロス(brain heart infusion broth)(BHI;BBL)に移し、そして以前に記載したように動物接種のために操作した(Johnson SEら、前出)。
【0155】
(動物)
成体Swiss Websterマウス(ND−4;雌性;8週齢)を、Harlan Sprague Dawley,Inc.,Indianapolis,INから得た。到着時に、マウスを1ケージ8当たり匹の群に配置した。全ての動物を、標準的な条件(25℃、相対湿度約40%)下で、食料および水の任意の摂取を伴って収容した。全てのマウスが、実験前の1週間で、これらの新環境に対して順応することを可能にした。
【0156】
(ペプチド合成)
前述のペプチド(P1、P2、およびP3で示されるベースペプチド)のアミノ酸配列を、テンプレートとして使用する場合、脂溶化形態および非脂溶化形態の両方であって、3つの、4−アームで均質な複数抗原性ペプチド(MAP)を、非脂溶化二相性(4−アーム不均質)ペプチド構築物および三相性ペプチド(3−アーム均質)構築物と共に合成し、そして、マウスNPキャリッジモデルで研究した。これらのMAPを、以前に記載された(Barany,GおよびMerrifield,RB,The Peptides,第1巻,Gross,EおよびMeienhofer,J,編,New York:Academic Press,1980,l−284頁;Verheul,AFら、J.Immunol.Meth.182:219−226,1985;ならびにReed,RCら、Vaccine 15:482−488,1997)のような、標準Fmocプロトコルおよび改変Fmocプロトコルを使用する、ACT 396マルチプルペプチド合成機(Advanced ChemTech,Louisville,KY)で合成した。この二相性ペプチド構築物および三相性ペプチド構築物を、Tamの方法(Tam JP,Multiple antigenic peptide system:A novel design of synthetic peptide vaccines and immunoassay,Tam,JPおよびKaiser,ET編、New York:Alan R.Liss,Inc.,1989,3−18頁)を使用して、ピペリジンおよびヒドラジンでの、Fmoc−Lys(Dde)またはFmoc−Lys(ivDde)(Novabiochem,San Diego,CA)の差次的脱保護(differential deprotection)によって合成した。この粗ペプチドを、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型質量分析、その後の、アミノ酸分析、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、キャピラリー電気泳動および/またはペプチド配列決定のうちの1つ以上の手順によって、合成の忠実度について分析した。必要である場合、このペプチドを、アセトニトリル/水/トリフルオロ酢酸緩衝系を使用して、半分取HPLCによって精製した。
【0157】
構造的に、このMAPは、互いに対して相同であり、そしてP1、P2またはP3のいずれかからなる、4つの分岐を含む。脂溶化形態(P43、P44、およびP45として示される)および非脂溶化形態(P46、P47、およびP48として示される)は、前者が、各ベースペプチド単位のN末端において、3アミノ酸リンカー(システイン−セリン−セリン)によって結合された、一置換パルミトイル残基を有することを除いて構造上は同一である(図2Aおよび図2B)。このMAPを、パルミチン酸で脂溶化し、ペプチド免疫原性におけるアジュバントの効果およびNPキャリッジに対するその後の影響を研究した。P79およびP80と称される二相性ペプチドは、ベースペプチドの組み合わせ(P1およびP2、またはP1およびP3)である(図3)。P79は、P1およびP2の各々の2単位を含み、一方P80中では、P2が、P3で置換されている。三相性ペプチド(P81として同定され、そして3つの分岐からなる)は、ベースペプチドの各々の1つの単位から構成されている(図4)。全ての場合において、このペプチドの分岐を、3−アームのロイシン−ノルロイシンコアまたは4−アームのロイシン−ノルロイシンコアのいずれかに基づいて合成した(図1〜図3)。
【0158】
(マウス免疫化および攻撃)
マウスNPキャリッジモデル(前述)を使用して、NP Pncキャリッジの阻害における、免疫原性PsaAペプチドの影響を決定した(Lipsitch,Mら,Vaccine 18:2895−901,2000)。マウスを、3用量レジメンに基づいて免疫化した。試験マウス(各ペプチドまたはペプチド構築物についてn=8)は、第0日目での100μgの開始用量に続き、初回の用量から3週間後および5週間後に、適切なペプチドの50μgのブースター用量を受けた。この脂溶化MAPを、100μLの無菌0.01M,pH 7.2,リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中に再懸濁したが、全ての他のペプチドを、100μLの、PBS中で6.3mg/mLのアジュバントミョウバン(アルヒドロゲル(alhydrogel)−2%,#A1090B,Accurate Chemical and Scientific Company,Westbury,NY)と混合し、このペプチドの免疫原性を増大させた。コントロールマウス(n=8)を、同様に免疫化したが、ペプチドは用いなかった。各マウスを、肩の間の皮下で免疫化した。最終ブースト後1週間目に、全てのマウスを、鼻腔内から、10μLの0.9%塩化ナトリウム緩衝液(SCB;Abbott Laboratories,North Chicago,IL)に懸濁された適切なS.pneumoniae単離体の1〜3×10コロニー形成単位(cfu)で攻撃した。攻撃接種物を、10倍に連続希釈し、BAプレート上にプレートし、攻撃用量を決定した。
【0159】
(鼻腔洗浄および培養)
攻撃後5日目に、各マウスを安楽死させ、そしてWuら(Wu,HYら、Microb.Pathog.23:127−37,1997)によって記載されたように100μLのSCBでこの鼻咽頭腔を洗浄した。この洗浄物を、3倍に連続希釈し、最終的に1:486の希釈とした。50μlの各希釈物を、BA+ゲンタマイシンプレート(0.5%ゲンタマイシンを補充したBAプレート)上で培養した。培養物を、5%CO雰囲気下かつ高湿度下にて、37℃で一晩インキュベートした。可能な場合、クローンを、各希釈物のについて計数し、記録した。特定マウスのためのキャリッジを、各希釈物の計数を非希釈レベルに調整し、そして平均化した後に、50μLの回収した鼻腔洗浄物中のcfu数として規定した。キャリッジアッセイの検出感度は、40cfu/(ml鼻腔洗浄物)である。
【0160】
(統計方法)
Pncキャリッジの阻害を、免疫化した試験マウスとこれらの対となる免疫原がないコントロールマウスとの間のNPキャリッジにおける有意差を算出することによって決定した。群の間の有意差は、Mann−Whitney順位和検定によって計算された。危険率をP<0.05に設定した。統計計算を、SigmaStatソフトウエア,バーション2.0(Jandel Scientific Co.,San Rafael,CA)を使用して実行した。分析は、Pnc血清型および免疫原処方物の各々についての単一の試験から生成されたデータに基づく。
【0161】
(B)結果)
(NPキャリッジ阻害におけるMAP効果)
予備的な実験において、MAP P43に対する免疫学的応答を、マウスを上記のようなスケジュール(データは示さない)に従って免疫化した場合に、マウスにおいて観察した(力価は一貫して1:51200以上であった)。これらの結果に基づいて、Pncキャリッジ阻害実験を、成体マウスにおいて記載のペプチドで開始した。マウスを非脂溶化MAPであるP46、P47、またはP48で免疫化し、S.pneumoniaeの血清型2、血清型4、または血清型6Bで攻撃した場合、有意な(P<0.05)なキャリッジ阻害を、コントロールと比較し、かつNP腔でコロニー形成するcfuのメジアン数で規定するときにキャリッジについて60%を超える減少が存在した場合に、観察した(表10)。P46は、有意(P<0.05)に、血清型2および血清型4のNPコロニー形成を減少したが、血清型6Bのコロニー形成(P=0.11)は有意に減少しない。P47およびP48は、有意(P<0.05)に、各々1つの血清型、すなわち、それぞれ、血清型4および血清型6Bのコロニー形成を減少した。マウスを脂溶化MAP P43、P44、またP45で免疫化した場合に、同様の結果が観察された(表11)。Pncコロニー形成が68%減少した場合、鼻咽頭キャリッジ阻害は、有意(P<0.05)であった。血清型4のキャリッジを、これらのMAPおよび血清型6B、血清型P43、およびP44の各々によって有意に(P<0.05)阻害した。しかし、これらのMAPは、血清型2に対して有意な(P<0.05)なキャリッジ阻害を実証しなかったが、P45で免疫化したマウスにおいて血清型2のNPコロニー形成に70%減少が存在した(P=0.20)が、これらの有意(P<0.05)に阻害された血清型について、NP腔にコロニー形成するPnc細菌の数の平均は、非脂溶化および脂溶化MAPについて、それぞれ、58%および71%に減少された。
【0162】
(NPキャリッジ阻害におけるMAPの組み合わせまたはポリペプチドの効果)
このMAPによるNPキャリッジ阻害についての有望な結果から、MAPの組み合わせおよびポリペプチド構築物を使用して、さらなる研究を進めた。マウスがMAPの組み合わせ(P43+P44またはP43+P44+P45)または二相性ペプチド(P79またはP80)で免疫化される全ての場合にいおいて、NPキャリッジの有意(P<0.05)な阻害を観察した(表11)。NPコロニー形成のレベルは、1つ(55%)を除いて、全ての場合について有意(P<0.05)に少なくとも67%減少した。しかし、マウスにおいてNPキャリッジを阻害する三相性ペプチドP81の能力は、二相性ペプチドの能力ほど効果的ではなく、血清型2および血清型4において、それぞれ53%および89%の有意な(P<0.05)阻害を実証した(表11)。血清型6Bに対する鼻咽頭キャリッジ阻害は、39%(P=0.14)のみであった。二相性ペプチド阻害および三相性ペプチド阻害が有意(P<0.05)であった、これらの例について、平均値は、NP腔にコロニー形成するPnc細菌の数の平均は、それぞれ80%および60%減少した。
【0163】
(表10.マウスモデルにおける、非脂溶化PsaA MAPによるPnc NPキャリッジの阻害)
【0164】
【表10】
Figure 2004502782
データは、鼻咽頭腔由来の100μlの洗浄物中で回収されたコロニー形成単位(cfu)/マウス(n=8)のメジアン数を表す。マウスを、皮下にて10cfuで攻撃した。
リン酸緩衝生理食塩水またはミョウバンのいずれかを注射されたコントロールマウスに対する有意差(P<0.05)。Mann−Whitney順位和検定を、群の間の有意差の算出のために使用。
(表11.マウスモデルにおける、脂溶化PsaA MAPによるPnc NPキャリッジの阻害)
【0165】
【表11】
Figure 2004502782
データは、鼻咽頭腔由来の100μlの洗浄物中で回収されたコロニー形成単位(cfu)/マウス(n=8)のメジアン数を表す。マウスを、皮下にて10cfuで攻撃した。
リン酸緩衝生理食塩水またはミョウバンのいずれかを注射されたコントロールマウスに対する有意差(P<0.05)。Mann−Whitney順位和検定を、群の間の有意差の算出のために使用した。
(表12.マウスモデルにおける、PsaA MAPの組み合わせ、二相性ペプチドまたは三相性ペプチドよる、Pnc NP キャリッジの阻害)
【0166】
【表12】
Figure 2004502782
データは、鼻咽頭腔由来の100μlの洗浄物中で回収されたコロニー形成単位(cfu)/マウス(n=8)のメジアン数を表す。マウスを、皮下にて10cfuで攻撃した。
リン酸緩衝生理食塩水またはミョウバンのいずれかを注射されたコントロールマウスに対する有意差(P<0.05)。Mann−Whitney順位和検定を、群の間の有意差の算出のために使用した。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1Aは、配列番号5または配列番号6のいずれかの配列を有する交互ペプチド(alternating peptide)のアームを有する二相性ペプチド異種MAPを示す図である。
図1Bは、配列番号5または配列番号9のいずれかの配列を有する交互ペプチドのアームを有する二相性ペプチド異種MAPを示す図である。
図1Cは、配列番号5の配列を有する第1アーム、配列番号10の配列を有する第2アーム、および配列番号9の配列を有する第3のアーム有する三相性ペプチド異種MAPを示す図である。各ペプチド中のカルボキシ末端リジン(すなわち、K)残基は、MAPの2つのアーム間で共有される。NLeは、ノルロイシンである。
【図2A】
図2Aおよび図2Bは、非脂質化MAPの基本構造(図2A)および脂質化MAPの基本構造(図2B)を示す図である。ここで、「B」は、P1、P2またはP3のいずれかとして示す3つの15アミノ酸ベースペプチドを表し;「J」は、パルミトイル(パルミチン酸)基を表し、これは、Uとして示す3アミノ酸鎖リンカー(−システイン−セリン−セリン−)を介してベースペプチド(P1、P2およびP3)のN末端に連結されている(Tam JP,Multiple antigenic peptide system:A novel design of synthetic peptide vaccines and immunoassay,Tam,JP and Kaiser,ET編,New York:Alan R.Liss,Inc.,1989,3−18頁);P43およびP46、B=P1(配列番号5);P44およびP47、B=P2(配列番号6);ならびにP45およびP48、B=P3(配列番号7)。
【図2B】
図2Aおよび図2Bは、非脂質化MAPの基本構造(図2A)および脂質化MAPの基本構造(図2B)を示す図である。ここで、「B」は、P1、P2またはP3のいずれかとして示す3つの15アミノ酸ベースペプチドを表し;「J」は、パルミトイル(パルミチン酸)基を表し、これは、Uとして示す3アミノ酸鎖リンカー(−システイン−セリン−セリン−)を介してベースペプチド(P1、P2およびP3)のN末端に連結されている(Tam JP,Multiple antigenic peptide system:A novel design of synthetic peptide vaccines and immunoassay,Tam,JP and Kaiser,ET編,New York:Alan R.Liss,Inc.,1989,3−18頁);P43およびP46、B=P1(配列番号5);P44およびP47、B=P2(配列番号6);ならびにP45およびP48、B=P3(配列番号7)。
【図3】
図3は、二相性ペプチドP79およびP80の基本構造を示す図である。ここで、ベースペプチドは、2アミノ酸リンカーのリジン−ノルロイシン(K−NLe)によって一緒に連結されて、4分岐の二相性ペプチドを形成する(Srivastava Nら、Hybridoma 19:23−31,2000;ならびにTam JP(前出))。P79は、ベースペプチドP1およびP2の各々の2単位からなる。二相性P80において、P2単位は、P3単位で置換される。
【図4】
図4は、三相性ペプチドP81の基本構造を示す図である。ここで、ベースペプチドは、2アミノ酸リンカーのリジン−ノルロイシン(K−NLe)によって一緒に連結されて、ベースペプチドP1、P2、およびP3からなる3分岐の三相性ペプチドを形成する(Srivastava N(前出)およびTam,JP(前出))。[0001]
(Field of Invention)
The present invention relates to multiple antigenic peptides (multi-antigenic peptides) (MAP) that can be administered as a vaccine conferring immunity against Streptococcus pneumoniae.
[0002]
(Background of the Invention)
Pneumococcal disease continues to be a leading cause of illness and death in the United States and around the world. Currently used polysaccharide vaccines have limited efficacy in children younger than 2 years of age and exhibit serotype-specific variation in efficacy between vaccinated individuals. For these reasons, alternative vaccine formulations have been sought that do not require the use of multiple capsular polysaccharides. One potential strategy involves the use of immunogenic species-common proteins as vaccine candidates. These proteins can be used in combination with other immunogenic proteins or as protein carriers in protein, polysaccharide, or oligosaccharide conjugate vaccines. Efficient vaccines that contain a common protein would require a formulation based on multiple capsular polysaccharides (as in current 23-valent polysaccharide vaccines) by providing broader protection against multiple serotypes Sex can be excluded. Furthermore, protein-based vaccines are T cell dependent and provide a memory response, thereby making vaccines more effective.
[0003]
Immunogenic species-common proteins have been identified from Streptococcus pneumoniae (Russell et al., 1990, “Monoclonal antigenic recognition a specifics-specific protein 21. Michio USA. Patent No. 5,422,427). 37 kDa S.P. The pneumoniae protein has been the focus of several studies. At present, it is named as pneumococcal surface adhesion protein A (PsaA). (This 37 kDa protein was referred to in US Pat. No. 5,422,427 as the pneumococcal feminine protein; this term is used interchangeably herein). Immunoblot analysis studies using anti-PsaA monoclonal antibodies have shown that PsaA is common to all 23 pneumococcal vaccine serotypes (Russell et al., 1990). Enzyme-linked immunosorbent assay studies have shown that patients with pneumococcal disease show an increase in convalescent serum antibody to PsaA compared to acute serum antibody levels (Tharpe et al., 1995, “ Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesinA (PsaA) "Clin.Diagn.Lab.Immunol.3:. 227~229; and Tharpe et al., 1994," The utility of a recombinant protein in an enzyme immunoassay for antibodies against Streptococcus pneumoniae "Abstr V-2, p617, 1994, A erican Society for Microbiology, Washington, D.C.). In addition, limited in vivo protection studies have shown that antibodies against the 37 kDa protein protect mice from lethal challenges. (Talkington et al., 1996 "Protection of rice agilest fatal pneumococcal challenge by immunization with pneumococcal surface adhesin A (PsaA)" Micro21.
[0004]
S. The gene encoding PsaA from pneumoniae strain R36A (non-encapsulated strain) was cloned into Escherichia coli and sequenced; however, this strain is highly conserved among various serotypes does not include the 37kDa protein encoded by the nucleic acid (Sampson et al., 1994, "Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37-kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp.adhesins" Infect.Immun.62: 319 ~ 324). This particular nucleic acid and corresponding polypeptide are therefore limited in value for use as diagnostic reagents, in infection prevention, in infection treatment, or in vaccine development. US patent application Ser. No. 08 / 715,131, filed Sep. 17, 1996 (currently US Pat. No. 5,854,416, which is US patent application Ser. No. 08/222, filed Apr. 4, 1994). 179, which is now abandoned, which is a U.S. patent application Ser. No. 07 / 791,377 filed Sep. 17, 1991 (now U.S. Pat. No. 5,422). , 427), all of which are hereby incorporated by reference in their entirety), an isolated nucleic acid encoding a Streptococcus pneumoniae 37-kDa protein, a sample At least 10 nucleotides of this nucleic acid that can be used in a method for detecting the presence of Streptococcus pneumoniae in Specific fragments of tides, and immunogenic vaccine is disclosed. Further disclosed is a purified polypeptide encoded by this nucleic acid encoding the Streptococcus pneumoniae 37-kDa protein that can be used in an immunogenic vaccine. In addition, purified antibodies that bind to the 37-kDa protein of Streptococcus pneumoniae or fragments thereof (which can be used in methods of detecting the presence of Streptococcus pneumoniae, as well as in therapeutic and prophylactic methods) are disclosed. Sequence conservation is a necessary requirement for species-specific vaccine candidates. Among the types of pneumococci, and particularly among encapsulated pneumococci, sequence conservation of the PsaA gene, which results in many serious disease cases, is still under investigation.
[0005]
To provide a peptide that can serve as a vaccine against multiple strains of Streptococcus pneumoniae. There is a need to identify characteristic epitopes associated with pneumoniae PsaA. The present invention relates to S.I. This need is addressed by determining effective epitope peptides associated with pneumoniae PsaA and using these peptides in therapeutic compositions and vaccines against Streptococcus pneumoniae infections.
[0006]
(Summary of the Invention)
The present invention provides novel immunogenic peptides obtained from random libraries by screening for high affinity binding to monoclonal antibodies specific for the PsaA epitope. Furthermore, the peptides of the present invention serve as immunogens in a subject, thereby effectively inducing the production of antibodies by the subject, and in addition, S. It has the ability to confer protective immunity against infection by pneumoniae. The invention also relates to the selection method used to obtain such peptides.
[0007]
The peptide of the present invention is a residue, the sequence of which is the following: SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments thereof Including peptides containing more selected residues. In certain embodiments, the peptide is essentially selected from the following: SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments thereof. Consists of an array. In certain embodiments, the peptide consists of a sequence selected from: SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments thereof.
[0008]
The present invention further provides a peptide as described above. Here, this peptide is a multi-antigenic peptide. In one embodiment, the multi-antigenic peptide comprises a sequence selected from SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments thereof. Having at least one arm. In another embodiment, the multi-antigenic peptide consists essentially of a sequence selected from SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments thereof. Having at least one arm. In another embodiment, the multi-antigenic peptide consists of a sequence selected from SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments thereof. Having at least one arm.
[0009]
The multi-antigenic peptide can also be a bipeptide comprising any combination of SEQ ID NOs: 5-10, or immunogenic fragments thereof. In one embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 6. In another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 7. In another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 8. In another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 9. In another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 6 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 7. In another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 6 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, or SEQ ID NO: 10. In another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 10 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 9. In yet another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 10 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 7. In yet another embodiment, the multi-antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 10.
[0010]
The multi-antigenic peptide can also be a tripeptide comprising any combination of SEQ ID NOs: 5-10, or immunogenic fragments thereof. For example, in one embodiment, the multi-antigenic peptide comprises at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5, at least one second arm comprising SEQ ID NO: 6, and at least one third arm comprising SEQ ID NO: 7. Has an arm. In another embodiment, the multi-antigenic peptide comprises at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5, at least one second arm comprising SEQ ID NO: 9, and at least one third arm comprising SEQ ID NO: 10. Have. In still other embodiments, the multi-antigenic peptide has a first arm comprising SEQ ID NO: 5, a second arm comprising SEQ ID NO: 10, and a third arm comprising SEQ ID NO: 7, 8, or 9; or The multi-antigenic peptide has a first arm comprising SEQ ID NO: 5, a second arm comprising SEQ ID NO: 6, and a third arm comprising SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9; or Having a first arm comprising number 6, a second arm comprising SEQ ID NO: 7, and a third arm comprising SEQ ID NO: 8, 9, or 10; or the multi-antigenic peptide comprises a first arm comprising SEQ ID NO: 7 , A second arm comprising SEQ ID NO: 8, and a third arm comprising SEQ ID NO: 9 or 10, etc.
[0011]
In any of the above embodiments, either arm can be an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 5, 6, 7, 8, 9, or 10.
[0012]
In another aspect, the present invention is a peptide that immunospecifically binds to a monoclonal antibody obtained in response to immunization of an animal with Streptococcus pneumoniae PsaA, wherein the peptide is lipid solubilized. In one embodiment, the peptide is lipid solubilized with monopalmitic acid.
[0013]
The present invention further provides S. cerevisiae in a subject. a therapeutic composition, wherein the immunogenic peptide is combined with an immunostimulatory carrier to be administered to the subject to elicit an immune response that confers protective immunity against infection by pneumoniae, and / or Or provide a vaccine.
[0014]
The present invention further provides S. cerevisiae in a subject. Therapeutic compositions and / or vaccines in which the immunogenic peptide is combined with an adjuvant to be administered to the subject to elicit an immune response that confers protective immunity against infection by pneumoniae I will provide a.
[0015]
The present invention further provides therapeutic compositions and / or vaccines, wherein the immunogenic peptide is a multi-antigenic peptide of the present invention as described above.
[0016]
The invention further provides a therapeutic composition and / or vaccine wherein the immunogenic peptide is a peptide that immunospecifically binds to a monoclonal antibody obtained in response to immunization of an animal with Streptococcus pneumoniae PsaA. Provided (wherein the peptide is lipid solubilized). In one embodiment, the peptide is lipid solubilized with monopalmitic acid.
[0017]
The present invention still further provides S. cerevisiae in a subject. Describes a method of conferring protective immunity against infection by pneumoniae. Here, the therapeutic composition and / or vaccine of the present invention is administered to the subject.
[0018]
A further aspect of the present invention is an S.A. 2 shows a method for identifying a peptide that incorporates PsaA or a fragment thereof (ie, an immunogenic peptide) that elicits an immune response in a subject against pneumoniae. The method includes preparing a random peptide library, screening the peptide library to identify the immunogenic peptide, and obtaining an amino acid sequence of the immunogenic peptide.
[0019]
The advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and do not limit the claimed invention. Throughout this application, various publications are cited. The disclosures of these publications are hereby incorporated by reference in their entirety and more fully describe the state of the art to which this application belongs.
[0020]
(Detailed description of the invention)
As used herein, an “immunogenic peptide” refers to a peptide that elicits an immune response when administered to a subject or otherwise ingested by a subject. An immune response includes at least the production of antibodies that specifically bind to an immunogenic substance (ie, a humoral response). The immunogenic substance can further elicit a cellular immunological response. Such immunogens are S. cerevisiae. Any of the immunogenic peptides obtained by screening a library of random peptides with a monoclonal antibody that immunospecifically reacts with PsaA from Pneumoniae.
[0021]
As used herein, “immune response” and “immunogenic response” can include at least a humoral response, ie, the production of antibodies that specifically bind to an immunogenic agent. An immunogenic response can refer to a cellular immunological response, either alternatively or additionally.
[0022]
As used herein, “protective immunity” means that a subject has produced antibodies (at least some of which are neutralizing antibodies) in response to exposure to a pathogen-related immunogen. State. The neutralizing antibody binds to the immunogenic component of the pathogen such that the productive infection by the pathogen is inhibited or eliminated, so that the subject is essentially free of symptomatic disease. Protective immunity can also be elicited from alternative immunogenic responses that lead to inactivation, loss or destruction of pathogen factors.
[0023]
As used herein, an “immunostimulatory carrier” refers to any of a variety of immunogenic biological polymers that, when introduced into a subject, themselves elicit an immune response. An immunostimulatory carrier, when used in combination with an immunogen of interest (eg, a peptide of the invention) provides an enhanced immunogenic response of the subject to the immunogen of interest. Further, as used herein, “adjuvant” refers to a composition that, when administered in combination with an immunogenic substance, enhances the immunogenic activity of that substance.
[0024]
As used herein, a “library” refers to a set of fragments derived from biopolymers, wherein each member of the set is a desired expression that expresses the desired biological function. A candidate for processing biological activity. The library is either a peptide library or a library of oligonucleotide fragments, each member comprising a nucleotide sequence that encodes a particular member of the peptide library. In the present invention, a peptide library is a set of peptides encoded by a random oligonucleotide library. The desired activity for a given peptide is that the peptide is S. aureus in the subject. It is immunogenic to pneumoniae.
[0025]
As used herein, a “subject” is a pathogen organism S. cerevisiae. A mammal in which it is desired to elicit an immune response against Pneumoniae. The main class of subjects of the present invention is S. cerevisiae. pneumoniae is actually a pathogenic human (especially infants and the elderly). Thus, in a human subject, the immune response is intended to be a protective immune response. For non-human mammals, see S. et al. pneumoniae may or may not be pathogenic in nature. Such non-human subjects used as laboratory animals that provide an immune response may be useful for the characterization and optimization of the compositions and methods of the invention. Such mammals include mice, rats, and non-human primates as non-limiting examples. A further class of subjects includes animals (including pets and livestock animals) provided for veterinary practice. S. If pneumoniae is pathogenic in such a subject, it is desirable to elicit protective immunity.
[0026]
“Purified protein” (purified protein), as used herein, relates to distinguishing proteins from contaminants or cellular components, where the protein or fragment is usually a contaminant in which the protein is present together. Or it means not containing enough cellular components. It is not intended that “purified (purified)” should have a preparation that is technically completely pure (homogeneous), but “purified (purified)” is used herein. When done, it means sufficiently separated from contaminants or cellular components that are normally present together to provide the protein in a state that can be used in an assay (eg, immunoprecipitation or ELISA). For example, purified protein can be used in an electrophoresis gel.
[0027]
As used herein, “stringent conditions” refers to the washing conditions used in a nucleic acid hybridization protocol. In general, washing conditions are such that the denaturation temperature is calculated for the nucleic acid hybrid under study. m It should be a combination of temperature and salt concentration, selected to be about 5-20 ° C. below the value. Temperature and salt conditions are readily determined empirically in a preliminary experiment, in which a sample of reference DNA immobilized on a filter is relative to the protein encoding the probe or nucleic acid of interest. Hybridized and then washed under conditions of different stringency. T of such an oligonucleotide m Values can be estimated by considering about 2 ° C. for each A or T nucleotide and about 4 ° C. for each G or C. Thus, for example, a 50% G-C 18 nucleotide probe yields an estimated T of 54 ° C. m Has a value.
[0028]
As used herein, a “therapeutic composition” is a composition of the invention that can be administered to a subject to elicit a protective immune response, and alone or in combination with an immunostimulatory carrier or adjuvant. A composition comprising one or more of the immunogenic peptides. The therapeutic composition comprises the peptide and carrier, either as a mixture or as a chemical conjugate. Together they constitute an active agent. Where more than one peptide is used and the composition is a conjugate, each peptide can be either alone or conjugated to an immunostimulatory carrier. In addition, therapeutic compositions generally include components of a pharmaceutical formulation in which the active agent is suspended or dissolved. The components of pharmaceutical formulations are well known to those skilled in immunology or pharmaceutical science. The formulation should be appropriate to administer the active agent to the subject to elicit an immune response and to confer protective immunity against the pathogen associated with the immunogenic peptide.
[0029]
As used herein, the term "allelic variation" or "allelic variant" An immunogenic PsaA peptide or protein obtained from a pneumoniae serotype, other than a reference serotype (eg, serotype 2). Allelic variants describe similar proteins that diverged by less than 15% in their corresponding amino acid identity from the same 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein, or 37 kDa Streptococcus pneumoniae protein shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2. Preferably, the allelic variant is less than 10% branched in its corresponding amino acid identity, more preferably less than 7% branched, more preferably less than 5% in its corresponding amino acid identity. Branches, more preferably less than 3% branches, more preferably less than 2% branches, and most preferably less than 1% branches. These amino acids can be substitutions within the amino acid sequence shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2 or the variant is deleted from the amino acid sequence shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2 or this amino acid sequence Can be added to.
[0030]
(Nucleic acid)
In one aspect, the present invention provides an isolated nucleic acid encoding a Streptococcus pneumoniae 37 kDa protein, the amino acid sequence of which is shown in the Sequence Listing as SEQ ID NO: 2. The term “isolated” refers to S. cerevisiae. A nucleic acid essentially isolated from other genes naturally present in Pneumoniae. In one embodiment, the present invention provides an isolated nucleic acid encoding a 37 kDa protein of Streptococcus pneumoniae, wherein the nucleic acid is a nucleic acid whose nucleotide sequence is shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1 . Also provided is an isolated nucleic acid comprising a unique fragment of at least 10 nucleotides of the nucleic acid shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1.
[0031]
“Unique fragment” as used herein means a nucleic acid of at least 10 nucleotides that is not identical to any other nucleic acid sequence known at the time the invention was made. Examples of sequences of at least 10 nucleotides that are unique to the nucleic acids shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1 are DNASIS (Hitachi Engineering, Inc.), for sequences listed on GenBank or for other sequence databases. Or using a computer program such as Word Search or FASTA from Genetics Computer Group (GCG) (Madison, WI) (which searches nucleotide sequences listed for similarity to the nucleic acid in question) It can be easily confirmed by comparing. A sequence is unique if it does not match any of the known sequences. For example, a sequence of nucleotides 1-10 can be used to search a database for identical matches. If no match is found, nucleotides 1-10 represent a unique fragment. The sequence of nucleotides 2-11 can then be used to search the database, then the sequence of nucleotides 3-12, and thus nucleotides 1321-1330 of the sequence shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1 Can be used to search up to. The same type of search can be performed on 11 nucleotide, 12 nucleotide, 13 nucleotide sequences, and the like. Possible fragments range from 10 nucleotides in length to 1 nucleotide less than the sequence set shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1. These unique nucleic acids, as well as degenerate nucleic acids, can be used, for example, as primers for amplifying nucleic acids from other strains of Streptococcus pneumoniae to isolate allelic variants of the 37 kDa protein or 37 kDa protein It can be used as a primer for reverse transcripts of RNA or can be used as a probe for use in detection techniques such as nucleic acid hybridization. Those skilled in the art will recognize that even if a nucleic acid of at least 10 nucleotides is unique to a particular gene, the nucleic acid fragment can still hybridize to many other nucleic acids and is therefore used in techniques such as amplification and nucleic acid detection. Recognize that you get.
[0032]
As shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2, Nucleic acids encoding allelic variants of the 37 kDa protein of pneumoniae are also provided. The homology between the protein coding regions of the nucleic acid encoding an allelic variant of the 37 kDa protein is preferably with less than 20% branching from that region of the nucleic acid shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1 encoding the 37 kDa protein. is there. Preferably, the corresponding nucleic acids are less than 15% branched in their sequence identity. In another embodiment, the corresponding nucleic acids are less than 10% branched in their sequence identity, more preferably less than 7% branched, more preferably less than 5% in their corresponding nucleotide identity. Branches, more preferably less than 4% branches, more preferably less than 3% branches, more preferably less than 2% branches, and most preferably less than 1% branches. In particular, nucleic acid variations can be made from the protein shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2 up to about 15% amino acid sequence variation.
[0033]
One skilled in the art will recognize that a nucleic acid encoding a homologue or allelic variant of the 37 kDa protein shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2 can be isolated from related Gram positive bacteria. Nucleic acid encoding a 37 kDa protein can be obtained by any of a number of techniques known to those of skill in the art. Methods for isolating nucleic acids of the invention, including probes and primers that can be used, are described in US patent application Ser. No. 08 / 715,131 (filed Sep. 17, 1996, now US Pat. No. 5,854,416). No. 08 / 222,179 (filed Apr. 4, 1994, now abandoned, which is abandoned by U.S. Patent Application No. 07 / 791,377 (September 17, 1991). Application, now partly pending in US Pat. No. 5,422,427). General methods that can be utilized for these purposes include: Sambrook et al. “Molecular Cloning: a Laboratory Manual” Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), and Ausubel et al. “Current Protocols in Molecular Wholesole in Health. York, 1987 (revised quarterly). Amplification procedures that can be used in nucleic acid isolation protocols (eg, amplification using the polymerase chain reaction (ie, “PCR”)) are well known to those skilled in the art (eg, Innis et al., 1990 “PCR Protocols: A Guide to See Methods and Applications, Academic Press, Inc.). An example of amplification of a nucleic acid encoding a 37 kDa protein of Streptococcus pneumoniae serotype 6B is discussed in the Examples included herein.
[0034]
(37 kDa protein (PsaA))
The invention also provides a purified polypeptide shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2, as well as a purified polypeptide encoded by a nucleic acid comprising a unique fragment of at least 10 nucleotides of SEQ ID NO: 1. This protein can be used as a vaccine composition as well as a reagent to identify a subject's antibody raised against Streptococcus pneumoniae during infection. The purified protein can also be used in a method for detecting the presence of Streptococcus pneumoniae.
[0035]
Unique fragments of the 37 kDa protein can be identified in the same manner that is used to identify unique nucleic acids. For example, a protein sequence database can be searched using sequences of 3 amino acids or more derived from the sequence of a 37 kDa protein as shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 2. Therefore, sequences that do not match known sequences are unique. A method for preparing these proteins and protein fragments is described in US patent application Ser. No. 08 / 715,131 (filed Sep. 17, 1996, now US Pat. No. 5,854,416, which is incorporated herein by reference). No. 08 / 222,179 (filed Apr. 4, 1994, now abandoned, which was issued in U.S. Patent Application No. 07 / 791,377 (filed Sep. 17, 1991, now U.S. Pat. , 422, 427), which is partly dependent).
[0036]
The present invention provides peptide fragments related to the 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein. A polypeptide fragment of the invention is a recombinant polypeptide obtained by cloning a nucleic acid encoding a polypeptide fragment in an expression system capable of producing the polypeptide fragment, as described above for the 37 kDa protein. obtain. For example, an immunoreactive peptide associated with a 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein that can cause a significant immune response is cloned using an antibody raised against the adhesion protein, and the nucleic acid encoding the polypeptide is cloned into an expression vector; And can be identified by isolating that particular polypeptide for further use (eg, diagnosis, therapy, and vaccination). Amino acids that do not contribute to immunoreactivity and / or specificity can be deleted without loss in their respective activities. For example, the amino-terminal amino acid or carboxy-terminal amino acid can be sequentially removed from any peptide identified using the procedure outlined above, and any of the many available assays with immunoreactivity. Tested in. Alternatively, internal amino acids can be removed sequentially and immunoreactivity is tested for each deletion.
[0037]
In another example, a peptide fragment associated with a 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein comprises at least one amino acid comprising a specific portion or any portion of an amino-terminal amino acid or a carboxy-terminal amino acid, or further an internal region of a polypeptide. A modified polypeptide may be substituted in place of the originally occupied amino acid residue and replaced with a polypeptide fragment or other moiety (eg, biotin that may facilitate purification of the modified 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein).
[0038]
Immunoreactive peptide fragments associated with the 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein include insertions of specific regions or specific amino acid residues as long as the peptide immunoreactivity is not significantly impaired compared to the 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein. , Deletions, substitutions or other selected modifications. These modifications may provide a number of additional properties, such as, for example, to remove / add amino acids that can disulfide bond, to increase their lifetime. In any case, the peptide must possess bioactive properties (eg, immunoreactivity) comparable to the 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein.
[0039]
(antibody)
The present invention uses a purified antibody that selectively binds to a polypeptide encoded by the nucleic acid shown as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a polypeptide encoded by a unique fragment of at least 10 nucleotides of SEQ ID NO: 1. . The antibody (either polyclonal or monoclonal) can be raised against its naturally occurring form or recombinant form thereof, the 37-kDa pneumococcal surface attachment factor protein or a unique fragment thereof. The antibody can be used in various techniques or procedures (eg, diagnosis, treatment or immunity). Antibodies are prepared by a number of well-known methods (see, eg, Harlow and Lane, “Antibodies: A Laboratory Manual”, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, (1988)). Briefly, purified antigen can be injected into an animal in an amount and at an interval sufficient to elicit an immune response. The antibody can be purified directly to obtain a polyclonal antibody. Alternatively, spleen cells can be obtained from this animal. The cells can then be fused with an immortal cell line and screened for antibody secretion to obtain monoclonal antibodies. This antibody can be used to screen a nucleic acid clone library for cells secreting the antigen. These positive clones can then be sequenced (see, for example, Kelly et al., Bio Technology, 1992, 10: 163-167: Bebbington et al., 1992 Bio Technology, 10: 169-175).
[0040]
The phrase “selectively binds” to a polypeptide refers to a binding reaction that determines the presence of a protein in a heterogeneous population of proteins and other biologics. Thus, under designated immunoassay conditions, a specified antibody bound to a particular protein does not bind in a significant amount to other proteins present in the sample. Selective binding to an antibody under such conditions may require an antibody that is selected for its specificity for a particular protein. A variety of immunoassay formats may be used to select antibodies that selectively bind to a particular protein. For example, solid phase ELISA immunoassays are routinely used to select antibodies that selectively immunoreact with proteins. See Harlow and Lane, “Antibodies: A Laboratory Manual”, Cold Spring Harbor Publications, New York, (1988), for a description of immunoassay formats and conditions that can be used to select for selective binding. In some instances, it may be desirable to prepare monoclonal antibodies from various subjects. A description of techniques for preparing such monoclonal antibodies can be found in Stites et al., “Basic and Clinical Immunology” (Lange Medical Publications, Los Altos, Calif., 4th edition) and references cited therein. As well as in Harlow and Lane ("Antibodies: A Laboratory Manual", "Cold Spring Harbor Publications, New York, (1988)).
[0041]
Monoclonal antibodies (MAbs) used in the present invention (US patent application Ser. No. 08 / 715,131, filed Sep. 17, 1996, now incorporated by reference); 854, 416)) are fragments of MAb 1E7A3D7C2 or antibody 1E7A3D7C2 that retain characteristics (eg, their binding specificity and binding affinity); MAb 1B6E12H9 or fragments that retain characteristics of antibody 1B6E12H9 MAb 3C4D5C7 or a fragment thereof retaining the characteristics of antibody 3C4D5C7; MAb 4E9G9D3 or a fragment thereof retaining the characteristics of antibody 4E9G9D3; MAb 4H5C10F3 or a fragment thereof retaining the characteristics of antibody 4H5C10F3 ; A fragment thereof that retains the characteristics of and MAb 8G12G11B10 or antibodies 8G12G11B10; fragments thereof retaining the characteristic of MAb 6F6F9C8 or antibody 6F6F9C8.
[0042]
Hybridomas used to produce the respective monoclonal antibodies used in the present invention (US patent application Ser. No. 08 / 715,131, filed Sep. 17, 1996, incorporated herein by reference) (Disclosed in US Pat. No. 5,854,416) are hybridoma 1E7A3D7C2, hybridoma 1B6E12H9, hybridoma 3C4D5C7, hybridoma 4E9G9D3, hybridoma 4H5C10F3, hybridoma 6F6F9C8 and hybridoma 8G12G11B10.
[0043]
(Therapeutic composition)
Also provided by the present invention is a therapeutic composition comprising an immunogenic polypeptide encoded by the nucleic acid shown as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a unique fragment of at least 10 nucleotides of SEQ ID NO: 1. The invention also provides a therapeutic composition comprising at least one immunogenic peptide that immunospecifically binds to a monoclonal antibody obtained in response to immunizing an animal with Streptococcus pneumoniae PsaA. Examples of such immunogenic peptides are shown in SEQ ID NO: 5 to SEQ ID NO: 10. This therapeutic composition is preferably combined with an immunostimulatory carrier. The therapeutic composition, when administered to a subject, is S. cerevisiae. Protective immunity against pneumoniae infection.
[0044]
For protection against specific diseases, infections or conditions caused by organisms that have induced 37-kDa pneumococcal surface adhesion factor protein (or unique fragments thereof) using the polypeptides provided by the present invention, Subjects can be vaccinated. Serotype 6B 37-kDa Streptococcus pneumoniae surface adhesion factor protein polypeptide or a unique fragment thereof is used to inoculate a subject organism so that the subject is later infected by the polypeptide-derived organism. The subject can generate an active immune response against the presence of the polypeptide or polypeptide fragment that can be protected from. Those skilled in the art can provide an immune response (especially a cell-mediated immune response) to a 37-kDa pneumococcal surface adhesion factor protein from a particular strain that can later provide protection from reinfection or infection by related strains. Recognize However, the 37-kDa protein provided by the present invention is S. cerevisiae. It is relatively conserved among the 90 serotypes of Pneumoniae and can therefore serve as a multivalent vaccine. Immunization with a 37-kDa pneumococcal surface adhesion factor protein or immunogenic peptide of the present invention can be accomplished by administering 37-kDa pneumococcal surface adhesion factor protein to a subject alone or pharmaceutically acceptable. It can be achieved by either administering to a subject with a carrier (Kby, J. 1992 “Immunology”, WH Freeman and Co., New York). The immunogenic amount of a 37-kDa pneumococcal surface adhesion factor protein or immunogenic peptide of the invention can be determined using standard procedures.
[0045]
Briefly, various concentrations of a polypeptide of the invention are prepared, administered to a subject, and an immunogenic response to each concentration (eg, production of antibodies or cell-mediated immunity to the polypeptide) is determined. . Techniques for monitoring both cellular and humoral immunogenic responses of patients following inoculation of this polypeptide are well known in the art. For example, samples are assayed using an enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) to identify specific antibodies (eg, serum IgG (Hjelt et al., J; Med. Virol., 21: 39-47, (1987))). Presence of lymphocytes or cytokines can also be monitored. The specificity of the putative immunogenic antigen of any particular polypeptide can be determined by sera, other fluids or lymphocytes from the inoculated patient, other closely related 37-kDa pneumococcal surface attachment factor proteins. Can be confirmed by testing for cross-reactivity. The amount of the 37-kDa pneumococcal surface adhesion factor polypeptide or immunogenic peptide of the invention administered is immunized, depending on the subject, the condition of the subject, the size of the subject, etc. It is at least an immunogenic amount for a particular subject. The polypeptide can be formulated with a pharmaceutically acceptable carrier, with an adjuvant, and with additional compounds (including cytokines).
[0046]
Pharmaceutically acceptable carriers or adjuvants in the therapeutic compositions of the present invention are standard criteria (Arnon, R. (eds.) “Synthetic Vaccines”, I: 83-92, CRC Press, Inc., Boca Raton. , Florida, 1987). By “pharmaceutically acceptable” is meant a material that is not biologically or otherwise undesirable (ie, the material is any of the other components of the pharmaceutical composition containing it). And can be administered to an individual with a selected compound without causing any undesirable biological effects or interacting in an undesirable manner). The carrier or adjuvant can depend on the mode of administration and the particular patient. The method of administration can be performed parenterally, orally, sublingually, mucosally, by inhalation, by absorption, or by injection. Actual methods of preparing suitable dosage forms are well known or apparent to those skilled in the art: For example, Remington's Pharmaceutical Sciences (Martin, EW (ed.), Latest edition, Mack Publishing Co., See Easton, PA). When used, parenteral administration is generally characterized by injection. Injectables can be prepared in conventional forms, either as liquid solutions or suspensions, solid forms suitable for dissolution or suspension in liquid prior to injection, or emulsions. Another approach for parenteral administration involves the use of a slow release system or a sustained release system so that a constant level of dosage is maintained (eg, US Pat. No. 3, 710, 795). In addition, powders or aerosols can be formulated for administration by inhalation.
[0047]
(Detection method)
The present invention provides a method for detecting the presence of Streptococcus pneumoniae in a subject based on several variations of an immunoassay, the method comprising a purified poly-protein encoded by the nucleic acid shown as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. Peptide, purified polypeptide encoded by a nucleic acid comprising a unique fragment of at least 10 nucleotides of SEQ ID NO: 1, selectively purified polypeptide encoded by a nucleic acid shown as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing Using either an antibody or an antibody that selectively binds a purified polypeptide encoded by a nucleic acid comprising a unique fragment of at least 10 nucleotides of SEQ ID NO: 1 and binding of the antibody to the polypeptide This binding detects FIG. 3 shows the presence of Streptococcus pneumoniae in a subject. There are numerous immunodiagnostic methods that can be used to detect antigens or antibodies, as exemplified by the following non-inclusive examples. These methods as well as other methods can not only detect the presence of an antigen or antibody, but can also quantify the antigen or antibody. These methods are described in US patent application Ser. No. 08 / 715,131 (filed Sep. 17, 1996 (currently US Pat. No. 5,854,416), US patent application Ser. No. 08 / 715,131 US patent application Ser. No. 08 / 222,179, which is a continuation-in-part of US application Ser. No. 08 / 222,179, filed Apr. 4, 1994 (currently abandoned). 791,377 (shown in Sep. 17, 1991 (currently a continuation-in-part of US Pat. No. 5,422,427). Generally, detection methods that can be used in the practice of the present invention are: For example, Harlow et al., “Antibodies: A Laboratory Manual”, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor. , New York, (1988).
[0048]
(Infection treatment and prevention methods)
The present invention also includes S.I. Provided is a method of preventing Streptococcus pneumoniae infection in a subject at risk of infection by pneumoniae, the method being encoded by a nucleic acid encoding a Streptococcus pneumoniae 37-kDa protein, as shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1. Or an immunogenic polypeptide encoded by a nucleic acid comprising a unique fragment of at least 10 nucleotides of SEQ ID NO: 1, or an immunogenic peptide of the invention (e.g., SEQ ID NO: 5 to SEQ ID NO: 10) comprising administering an effective amount of a therapeutic composition comprising the immunogenic peptide (10) alone or in combination with a pharmaceutically acceptable carrier to the subject.
[0049]
The present invention further provides a method of treating Streptococcus pneumoniae infection in a subject, comprising: a polypeptide encoded by a nucleic acid as set forth in the sequence listing as SEQ ID NO: 1 or at least 10 nucleotides unique of SEQ ID NO: 1 Administering to the subject an effective amount of an antibody against a polypeptide encoded by a nucleic acid comprising a fragment of either alone or in combination with a pharmaceutically acceptable carrier. It is well known in the art to treat a subject already infected with a particular organism by administering an antibody against the organism to the subject. For example, immunoglobulin isolated from animals or humans previously exposed to rabies virus is currently a treatment for rabies virus infection. Better treatment of infected individuals can be achieved by administering monoclonal antibodies to these individuals. This is because these monoclonals react or bind more specifically than polyclonal (see, eg, Kaplan et al., “Rabies”, Sci. Am. 242: 120-134 (1980)).
[0050]
(Epitope immunogenic peptide)
The present invention relates to a novel epitopic immunogenic peptide obtained as a peptide encoded by a random oligonucleotide library by selecting for high affinity binding of the peptide by a monoclonal antibody specific for the epitope on the PsaA antigen Is disclosed.
[0051]
In a method known as “biopanning” or “panning”, the target protein or peptide is selected from a library that is expressed as a heterologous insert on the outer surface of the microorganism. For example, a bacterium or virus may have a nucleotide sequence encoding a heterologous peptide or protein sequence that is incorporated into its chromosomal nucleic acid in such a way that a fusion or chimera is created. This fusion represents the natural protein of the microorganism directly linked to the heterologous peptide or protein. Once expressed on the surface of the microorganism, it can be probed with a ligand specific to the required peptide or protein (eg, an antibody that recognizes a particular epitope). Once identified by capture, this heterologous sequence of either nucleic acid or protein can be obtained and identified.
[0052]
The normal performance of this procedure is well known to those skilled in the fields of protein chemistry, immunology and virology. Filamentous bacteriophages (eg, M13, fl or fd) are used. These bacteriophages have two well-known structural proteins on their surface: gene III protein and gene VIII protein. The phage nucleic acid is altered by incorporating a heterologous peptide fusion sequence in-frame with the gene for one or the other of these structural proteins. When seeking a target peptide from such a large set of peptides (ie, a library), a corresponding library of heterologous nucleotide sequences encoding members of the peptide library is incorporated into the structural protein gene. The resulting bacteriophage population (referred to as a phage display library) is a procedure that optimizes the selection of only viral particles that express members of this peptide library with high affinity for PsaA specific ligands (eg, MAbs). Provided. The bacteriophage particles thus selected can then be amplified by further culture, or their nucleic acids can be amplified by methods such as the polymerase chain reaction. In this way, the nucleic acid of the captured particles can be isolated and sequenced to provide the coding sequence for the high affinity epitope bound to the MAb or other ligand. Biopanning is described in, for example, Smith, G. et al. P. And K.K. K. Scott (1993, “Libraries of Peptides and Proteins Displayed on Filamentous Page”, Meth. Enzymol. 217: 228-257).
[0053]
The immunogenic peptides of the present invention were obtained using a biopanning procedure with general applicability to identify peptide sequences that could potentially elicit protective immunity against pathogenic microorganisms. This method includes the following steps:
(A) providing a library composed of random oligonucleotides, wherein the oligonucleotides are about 30-45 nucleotides in length;
(B) the coat protein in codons and in-frame with the amino acid residues of the coat protein so that the gene for the coat protein of the filamentous bacteriophage is contained within the complete nucleic acid that is the genome for the bacteriophage. The antibody can bind by inserting a library oligonucleotide into the gene for and exposing it to the surface when this coat protein is expressed and incorporated into a complete bacteriophage particle Placing the oligonucleotide in the gene so that the peptide is available as an epitope, thereby creating a bacteriophage library;
(C) increasing the bacteriophage library carrying the oligonucleotide library by culturing the bacteriophage library in a host that can be infected by the bacteriophage;
(D) any bacteriophage particle that immunospecifically reacts with a monoclonal antibody obtained upon immunization of an animal with an immunogen (eg, an immunogenic peptide or immunogenic polypeptide) from a pathogenic microorganism Screening this expanded bacteriophage library for; and
(E) sequencing the gene for the coat protein of any bacteriophage particle obtained in step (d), whereby the translation product has a sequence of peptides that can potentially elicit protective immunity against Streptococcus pneumoniae Generating the nucleotide sequence of that member of the oligonucleotide library.
[0054]
For the particular application used in obtaining the immunogenic peptides of the present invention, the above method is described in S.H. For Pneumoniae, the coat protein is a gene III protein that is a filamentous bacteriophage tail protein (eg, M13, fl or fd), and a monoclonal antibody immunizes an animal with Streptococcus pneumoniae pneumococcal surface adhesion A protein (PsaA). Is obtained according to what you do. This peptide is obtained using a procedure that emphasizes thinning only peptides with high affinity for this antibody. This increases the likelihood that the selected peptide will effectively induce a protective humoral immune response.
[0055]
The sequence of this peptide that binds to this antibody can be identified by sequencing the gene III fusion of bacteriophage particles obtained in the biopanning process. The actual immunogenic peptide can then be synthesized using a conventional peptide synthesizer. These peptides are then incorporated into a therapeutic composition in which the immunogenic peptide is combined with an immunostimulatory carrier that is administered to the subject. Once administered in an effective amount, the subject is treated with S. cerevisiae. Induces production of antibodies against pneumoniae. This is because S.A. The subject is conferred with protective immunity against infection by pneumoniae.
[0056]
PsaA is effectively immunogenic, S. cerevisiae. It is a 37-kDa species-common protein derived from pneumoniae (pneumococcus). This is common to all serotypes whose polysaccharide is a component of the currently used pneumococcal vaccine (Russell et al., 1990, “Monoclonal Anti-recognizing a specifications-specific protein from Streptococcus. Microbiol. 28: 2191-2195). The sequence of the PsaA gene cloned from serotype R36A has been described (US Pat. No. 5,422,427 to Russell et al.) And the sequence of the PsaA protein was deduced. In addition, the nucleotide sequences of cloned PsaA from serotype 2 and serotype 6B, and their corresponding amino acid sequences have been determined (Berry et al., 1996, “Sequence heterogeneity of PsaA, a 37-kilodalton putative essensessence. for vigorence of Streptococcus pneumoniae, Infect Immun. 64: 5255-5262; Sampson et al., 1997 1971). Except the putative leader sequence, there are 6 amino acid differences between PsaA from serotype 6B and serotype 2 from a total of 290 residues; between 6B and 36A Among them, there are 45 amino acid differences (Sampson et al., Ibid). From this result, Sampson et al. Suggested that serotype 2 and serotype 6B represent prototype sequences of the pneumococcal PsaA protein. PsaA from serotype 3 (disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 715,131 (now US Pat. No. 5,854,416), incorporated herein by reference) and serotype 22 Derived from PsaA (Talkington et al., 1996, “Protection of rice Against Fatalpneumococcal Challenge by Immunization with pneumococcal surface adhesin A (PsaA). Effectively provides protective immunity in mice against challenge doses of pneumoniae.
[0057]
The peptides of the present invention comprise an immunogenic epitope selected by binding to a PsaA specific monoclonal antibody. Preferably, the peptide is about 10-25 amino acid residues long. More preferably, the peptide is about 12-22 amino acid residues long, and most preferably about 15 amino acids long. In the embodiments shown in the examples below, the peptides of the invention have the sequences provided in SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, and SEQ ID NO: 8. Furthermore, the present invention includes immunogenic peptides that may be shorter than these sequences. Thus, for example, an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 5, an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 6, an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 7, and an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 8 are also encompassed by the present invention.
[0058]
Currently, S.M. About 90 serotypes of pneumoniae have been identified; these can have a PsaA antigen that is an allelic variant of the previously identified PsaA sequence. Thus, the present invention relates to allelic immunogenic peptides obtained, for example, by biopanning procedures in which monoclonal antibodies are raised by immunization with allelic variants, or by other methods known to those skilled in the relevant art. Include. The sequence of such a peptide is at least 80% identical to any of the following sequences; SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 An immunogenic fragment of SEQ ID NO: 7, and an immunogenic fragment of SEQ ID NO: 8.
[0059]
The monoclonal antibody (MAb) disclosed above was further used in the procedure of the present invention. The specific MAbs used are named 1E7 (1E7A3D7C2), 6F6 (6F6F9C8), 4E9 (4E9G9D3), 8G12 (8G12G11B10), and 1B6 (1B6E12H9). These MAbs were obtained as a result of immunization of animals with PsaA; thus, such antibodies represent molecules whose antigen binding domain binds to an immunogenic epitope of the present invention.
[0060]
Identification of immunogenic epitopes associated with PsaA can be accomplished in any of a number of ways. Methods for identifying immunogenic epitopes may use any MAb obtained in response to primary immunization with PsaA. Any procedure that narrows the overall molecular structure of PsaA to a portion or fragment thereof can be used in identifying the immunogenic epitope. In one method, chemical modification of specific residues of PsaA results in a modified product that can impair reactivity with ligands such as anti-PsaA MAbs. Using knowledge of which residue (s) have been altered in the product with impaired binding, these residues can potentially be identified as part of an epitope. Furthermore, the biopanning described above can be used.
[0061]
In another method, a fragment of PsaA can be chemically synthesized by peptide synthesis. In general, a set of peptides is synthesized that represents a systematic progression along the entire protein sequence from its N-terminus to its C-terminus. An existing length window can be “walked” along the protein sequence to create a set of peptides that encompass most or all of the original sequence. Methods of peptide synthesis are well known to those skilled in the art of peptide chemistry, protein chemistry, and immunology. Once the peptide sequences are identified, commercially available equipment is available for their automated synthesis. The set of peptides obtained in this way can be subjected to an assay to ascertain whether they bind to PsaA specific ligands (eg, anti-PsaA MAbs). Immunoassay methods are preferred for such determinations and are well known to those skilled in immunology. These include procedures such as, for example, enzyme linked immunosorbent assays (ELISA), using competitive formats or direct heterogeneous formats. Peptides found to bind to PsaA specific ligands with high affinity are presumed to contain or include immunogenic epitopes of PsaA.
[0062]
The immunogenic peptides of the invention are identified by selection or screening procedures as described in the preceding paragraph. Next, a sequence of positively selected peptides needs to be obtained. In the case of chemical modification, the position of the inhibitory modification in the sequence results in a peptide centered on or including this modified residue. In the case of synthesized peptide screening, the sequence is readily available due to the identity of the positive sample. In the case of biopanning, positive bacteriophages are isolated and the nucleic acid is amplified either by expansion of phage particles in the culture or by amplification of the nucleic acid itself. The nucleic acid is then isolated and sequenced to identify the coding sequence for the heterologous peptide, and the coding sequence is translated to yield a peptide sequence.
[0063]
Once the sequence is known, the corresponding peptide is synthesized to function as an immunogenic peptide in the subject. Methods for synthesizing peptides are well known to those skilled in immunochemistry, immunology, and / or protein chemistry. For example, peptides can be obtained from Stewart et al., “Solid peptide synthesis”, 2nd edition, Pierce Chemical Co. , Rockford, IL (1984) and can be synthesized using solid phase F-moc chemistry. Typically, such synthesis is performed using an automated peptide synthesizer, such as an automated synthesizer available from Advanced ChemTech (Advanced ChemTech, Inc., Louisville, KY). An example of a synthesizer that can be used to synthesize peptides in accordance with the present invention is the Advanced ChemTech ACT model 396MPS. Once synthesized, the sequence is typically verified using an automated peptide sequencer such as the Porton model 2090 (Beckman Instruments Inc., Mountain View, CA).
[0064]
As demonstrated in the examples below and discussed in the “37 kDa protein” section above, the peptide immunoreactivity was not significantly impaired compared to the 37 kDa pneumococcal surface adhesion protein. The peptides of the present invention can include insertions, deletions, substitutions, or other selected modifications of specific regions or specific amino acid residues. With respect to the peptides of the present invention, the phrase “consisting essentially of” is intended to cover such modified peptides that can be identified and routinely made by those skilled in the art, as shown in the Examples section below. Is done.
[0065]
In some embodiments, the peptides of the invention are well known to those of skill in the art of immunochemistry and immunology and, as discussed herein in the section “Therapeutic compositions”, Prior to administration, it is combined with an immunostimulatory carrier and / or an adjuvant. In common practice, the immunostimulatory carrier is a protein such as keyhole limpet hemocyanin, bovine serum albumin, thyroglobulin, diphtheria toxins, and the like. The immunogenic peptide and carrier can be combined non-covalently or covalently. When combined non-covalently, they are mixed together so as to include the ingredients in the therapeutic composition administered to the subject.
[0066]
Numerous adjuvants are known in the art that can be used to stimulate an immune response against the peptides of the present invention. For example, alum, proteosome, specific lipid (eg, palmitic acid (see below)), QS21, or alhydrogel (2%; # A1090BS, Accurate Chemical and Scientific Company, Westbury, NY) It can be used as an adjuvant (da Fonseca, DP, et al., “Identification of new cytotoxic T-cell epitopes on the 38-kilodalton lipoproteins of mycobacterium. Sheikh, N .; Et al., "Generation of antigen specific CD8 + cytotoxic T cells following immunization with soluble protein formulated with novel glycoside adjuvants" Vaccine 17:. 2974 (1999); and Moore, A et al., "The adjuvant combination monophosphoryl lipid A and QS21 switches T cell responses induced with a soluble recombinant HIV protein from Th2 to Th1 "Vaccine 17: 2517 (1999)).
[0067]
In addition to the conjugates and adjuvants described above, the immunogenicity of the peptides of the invention can be enhanced by the addition of peptides to the proteosome or by the addition of cysteine residues. For addition to the proteosome, a spacer (eg, a CYGG spacer) and a lauroyl group can be added to the amino terminus of the peptide (Bio-Synthesis, Lewisville, TX). The lauroyl group enhances the hydrophobic complexation of peptide groups to the proteosome (Lowell, GH et al., “Proteosomes, hydrophobic anchors, iscoms, and liposomes for imprinted in N , Woodrow, GM, Levine, MM (eds.), Markel Dekker, Inc., New York, pages 141-160 (1990); Lowell, GH, et al., “Peptides bound to proteosomes visophies biosciences. feet become high immunogenic w "Thoth adjuvants" J. Exp. Med. 167: 658 (1988); and Zollinger, WD et al., "Complex of meningococcal group B polysaccharide and type 2 in mm lane. 836 (1979)). On the other hand, cysteine groups (eg, cysteine in the above CYGG spacer) enhance the immunogenicity of the peptide (Lowell, GH et al. (1990)). Proteosomes can be prepared from outer membrane complex vesicles from Group B Neisseria meningitidis 99M strain, as described by Zollinger (Zollinger et al., (1990)). Synthetic lipopeptides can be complexed to the proteosome in a 1: 1 (w / w) ratio by combining the components in the presence of a surfactant. Surfactants can be removed by exhaustive dialysis (Lowell, GH et al. (1988)).
[0068]
In some embodiments, the peptides of the invention are lipid solubilized with, for example, but not limited to, monopalmitic acid (Verhaul et al., “Monopalmic acid-peptide conjugates inducements” to stimulate an immune response against the peptide. cytotoxic T cell responses aginal marital epitopes: importance of spacer amino acids, J. Immunol. Methods, 182: 219 (1995)). A lipid-solubilized version of the peptide of the present invention containing monopalmitic acid deprotected palmitic acid (Sigma Chemicals, St. Louis, MO) using the same reaction conditions as the standard amino acid linkage described above. It can be synthesized by attachment to the amino terminus (Verhaul et al., Supra). In some embodiments, the triphasic peptide cysteine-serine-serine is added to the amino terminus of the peptides of the invention to facilitate the addition of lipids such as monopalmitic acid.
[0069]
In addition to adding lipids to the in vitro synthetic peptides of the present invention, lipid solubilized versions of the peptides of the present invention can be generated using recombinant DNA techniques using methods known to those skilled in the art. For example, a construct comprising a heterologous leader sequence linked to a nucleic acid encoding a peptide of the invention can be developed. Heterologous leader sequences are solubilized by the host organism. The leader sequence can be derived, for example, from the Borsperia burgdorferi ospA gene (Ades et al., “Recombinant lipidated PsaA protein, methods of preparation and use” PCT publication WO 99/40200 (1999)).
[0070]
The therapeutic compositions of the present invention are described in the “Therapeutic Composition” section above. In preparing the therapeutic compositions of the invention, the immunogenic peptide is formulated with a pharmaceutically acceptable vehicle for administration to a subject. Such vehicles are well known to those of ordinary skill in the pharmaceutical sciences and are administered by oral, sublingual or parenteral routes including but not limited to intravenous, subcutaneous, intramuscular, mucosal, and inhalation. Including preparations in liquid, gel, or solid form. These dosage forms can be conventional preparations such as solutions or suspensions with immediate bioavailability, or they slowly release the active immunogenic peptide over time It can be a controlled release formulation or controlled release device with properties. In a preferred embodiment, therapeutic compositions comprising the peptides of the present invention are administered S. cerevisiae in a subject to which they are administered, preferably a human subject. Provides protective immunity against Pneumoniae.
[0071]
In addition to the peptides disclosed by the methods described herein, immunogenic fragments of such peptides are also encompassed within the invention. An immunogenic fragment is any peptide shorter than the parent peptide whose sequence is identical to that of the portion of the peptide (parent) from which it is derived and which retains immunogenicity. It is generally understood in the field of immunochemistry that such peptides must be at least about 6 residues long in order to be antigenic. Thus, any fragment should be at least 6 residues long and have a maximum length that is 1 residue shorter than the parent peptide. Identifying immunogenic fragments can be accomplished using any method that confirms immunogenicity. These methods include, for example, the biopanning procedure described above, as well as combining an immunostimulatory carrier and a candidate peptide to form an active ingredient of the pharmaceutical composition, administering the pharmaceutical composition to a subject, and There is a direct demonstration of immunogenicity by assessing whether an immunogenic response has occurred.
[0072]
Peptide fragments that are specifically identified as being immunogenic can also be evaluated for their ability to elicit protective immunity in a subject. This is because experimental subject animals exhibiting an immunogenic response to the PsaA peptide fragment are S. cerevisiae. This is done using the methods described herein for determining whether to resist a challenge by pneumoniae.
[0073]
In some embodiments, the peptides of the invention are administered in combination with each other to enhance the effect of immunity. “In combination with” administration includes simultaneous and sequential administration as well as combined or separate administration. For example, in addition to a therapeutic composition in which the active agent is a single immunogenic peptide of the invention, the composition comprises SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 7 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 8 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 9 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 10 or an immunogenic fragment thereof, or 10 to 25 residues in length, preferably It may include multiple peptides having the sequence given by the fragment of SEQ ID NO: 2, which is 12-22 residues, or more preferably about 15 residues. In one embodiment, the composition comprises a peptide having the sequence given by SEQ ID NO: 5 and a peptide having the sequence given by SEQ ID NO: 6. In another embodiment, the composition comprises a peptide having the sequences given by SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 9.
[0074]
(Multiple antigenic peptide)
In another embodiment for administering a peptide of the invention, the peptide is administered as a multiple antigenic peptide (MAP) (FIGS. 1-4). Methods for synthesizing and administering multi-antigenic peptides are known in the art (see, eg, Reynolds et al., “T and B epitopic degeneration and analysis of multiple peptides and the scientosomastosome samposoma samposoma samposome sampiosome sapiens samposom samposom espo mess ent esmo mess esmo sampos omos espo s es mer smo s es s om s ε e s s s e n om ε iε m e t e n ε ε e ε iε m e ε ε e ε iε m e ε t e ε i ε ε iε m e ε i ε e ε iε m ε iε ε iε is in in in 抗原? Immunol, 152: 193 (1994); Basak et al., “Application of the multiple antigenic peptides (MAP) state of the production of promoters: is, characterization and use of 8-branched immunogenic peptides "J.Pept.Sci, 1:. 385 (1995)). In a preferred method, multiple antigenic peptides are obtained from Tam, J. et al. P. "Multiple antigenic peptide system: A novel design for synthetic peptides and immunoassays", Synthetic Peptides: Approaches to Biologics. P. Tam and E.M. T. T. et al. Edited by Kaiser, Alan R. Liss, Inc. , New York, 3-18 (1989), by branching two peptides from a lysine residue.
[0075]
In one preferred embodiment, the MAP of the invention comprises at least 2, more preferably at least 3, and most preferably 4 copies of the peptide of the invention. A homogeneous MAP is a MAP that contains the same peptide in each of its arms. A heterologous MAP is a MAP that contains different peptides in its arms. In one embodiment, the homogeneous 4-arm MAP comprises SEQ ID NO: 5. In another embodiment, a homogeneous 4-arm MAP comprises SEQ ID NO: 6. In another embodiment, a homogeneous 4-arm MAP comprises SEQ ID NO: 7. In another embodiment, a homogeneous 4-arm MAP comprises SEQ ID NO: 8. In another embodiment, the homogeneous 4-arm MAP comprises SEQ ID NO: 9. In another embodiment, a homogeneous 4-arm MAP comprises SEQ ID NO: 10.
[0076]
In another embodiment, the MAP of the invention comprises a peptide having the sequence given by SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID NO: 7 or an immunogenic fragment thereof, sequence No. 8 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID No. 9 or an immunogenic fragment thereof, SEQ ID No. 10 or an immunogenic fragment thereof, 10-25 residues in length, preferably 12-22 residues, or more preferably A 3-arm MAP having as an arm sequence any of the peptides of the present invention, comprising a fragment of SEQ ID NO: 2 that is about 15 residues. In one embodiment, the first arm of the 3-arm MAP comprises a peptide having the sequence given by SEQ ID NO: 5, the second arm of the 3-arm MAP has the sequence given by SEQ ID NO: 9, The third arm of the 3-arm MAP has the sequence given by SEQ ID NO: 10. In another embodiment of a three-arm MAP, the arms include SEQ ID NOs: 5, 6, and 7, respectively.
[0077]
As described above in the “Therapeutic Composition” section, the immunogenic amount of a peptide of the invention can be determined using standard procedures. For example, the initial immunization may comprise between about 1 μg and 10 mg, preferably between about 10 μg and 1 mg, and more preferably between about 50 μg and 500 μg of one or more peptides of the invention. Booster immunization is typically given to animals that receive the initial immunization. The general time conditions for booster administration are known in the art. In one embodiment, booster administration is given 3 weeks and 6 weeks after the initial administration. Booster doses typically contain about half the amount of peptide as the primary immunization.
[0078]
Standard techniques can be used to monitor the immunogenic response to immunity, as described in the “Therapeutic Composition” section above. For example, an immunological response can be determined using a nasopharyngeal (NP) challenge, as shown in the Examples section below. For NP challenge, a subject or animal, eg, a mouse, is treated with 10 Streptococcus pneumoniae suspended in 0.85% saline. 6 In colony forming units (cfu) can be challenged intranasally (IN). After sufficient time for bacterial growth (eg, 5 days after intranasal challenge), animals are sacrificed and nasal lavage performed, Wu, H. et al. Y. ("Establishment of a Streptococcus pneumoniae nasopharyngeal colonization model in adult mice" Microb. Pathog. 23: 127 (1997)). The wash can be diluted 3-fold to a final dilution of 1: 486. 50 microliters of each dilution can be cultured on blood agar + gentamicin plates (trypticase soy agar supplemented with 5% defibrinated sheep blood and 0.5% gentamicin). Data from NP colony formation and carrier in immunized mice and placebo (PBS) immunized controls can be analyzed using standard statistical tests such as t-test or Mann-Whitney rank sum test. Nasopharyngeal carrier is the number of colony forming units per nose. Nasopharyngeal colonization is either positive or negative for mice depending on whether at least 1 cfu is formed with 25 μl of nasal wash.
[0079]
The following examples are disclosed to provide those skilled in the art with a complete disclosure and description of the invention. These are intended as merely illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of what the inventors regard as their invention. Unless indicated otherwise, parts are parts by weight, temperature is in degrees Centigrade, and pressure is at or near atmospheric.
[0080]
(Example)
(Bacterial strain) pneumoniae strain R36A is a strain of D. pneumoniae. E. Courtesy of Briles (University of Alabama at Birmingham). S. 24 serotypes pneumoniae is described in K. Provided by Facklam, Centers of Disease Control (CDC), Atlanta, Ga. These serotypes are 1, 2, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 11F, 12F, 14, 15B, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F and 33F. Enterococcus avium, E.I. cascriflavus and E. coli. Gallinarum is also described in R.A. Provided by Facklam. Anaerobic bacteria, R. Obtained from Dowell, CDC. These include Bacterioides asaccharolyticus, B.I. fragilis, B.M. intermedius, B.I. thetaiotamicron, Eubacterium lentum, Fusobacterium necrophorum, F. et al. nucleatum, Peptostreptococcus anaerobius, P. et al. Asaccharolyticus, Propionibacterium acnes, and Staphylococcus saccharolyticus. Branhamella catarrhalis and Bordetella parapertussis are described in R.A. Obtained from Weaver, CDC. Mycobacterium tuberculosis is described in R.A. C. Provided by Good, CDC. R. Barnes, CDC provided Chlamydia pneumoniae. The following remaining bacteria are derived from a stock collection of Immunology Laboratory, CDC: Bordetella pertussis, Enterobacter aerogenes, E. et al. agglomerans, E.M. cloacae, E .; gergoviae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Haemophilus influenzae (types a to f), Legionella micdadei, L. et al. pneumophila, Mycoplasma pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae. equisimilis, S. et al. pyogenes and group G streptococci.
[0081]
(Production of MAb)
Female BALB / c mice were treated with S. cerevisiae, a crude derivative of capsular type 2 strain D39. Pneumoniae R36A was immunized with a whole cell suspension (Avery et al. (1994) J. Exp. Med. 79: 137-157). These mice were immunized by 3 intravenous injections and 1 intraperitoneal injection. The maximum number of cells injected at any given time is approximately 10 6 Met. The fusion was performed on day 25 using standard procedures (Clafin et al. (1978) Curr Top, Microbiol. Immunol. 81: 107-109). Four mouse spleen cells were fused to Sp2 / 0-Ag14 myeloma cells (Schulman et al. (1978) Nature (London) 276: 269-270). The culture medium of the growing hybridoma is S. Antibodies against pneumoniae whole cells were tested by ELISA. The clone designated 1E7A3D7C2 was one of 10 selected for further study.
[0082]
(ELISA)
Screening of hybridoma culture supernatants was performed by ELISA. U-bottom microtiter plates (Costar, Cambridge, Mass.) Were diluted 1: 4,000 with 0.1 M carbonate buffer (pH 9.6). pneumoniae whole cell suspension (10 9 cfu / ml) was sensitized with 50 μl and kept at 4 ° C. for 16 hours. The plate was washed 5 times with 0.9% NaCl (NaCl-T) containing 0.05% Tween-20. Culture supernatant (50 μl) from the fusion plate was added to 2% bovine serum albumin (BSA), 10% normal rabbit serum, 0.3% Tween in phosphate buffered saline (PBS) in the plate. -20, and 0.02% Merthiolate solution (pH 7.2) (ELISA dilution, Wells et al. (1987) J. Clin. Microbiol. 25: 516-521) and added to 50 μl and at 37 ° C. for 30 minutes Incubated. The plate was washed 5 times with NaCl-T. 50 μl of an ELISA dilution containing goat anti-mouse immunoglobulin horseradish peroxidase conjugate was added to each well. The plate was incubated at 37 ° C. for 30 minutes. The plate was washed and in 50 μl of 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (0.1 M sodium acetate with 0.005% hydrogen peroxide, 0.1 M citric acid, pH 5.7). 0.1 mg / ml) was added to each well and incubated at 37 ° C. for 30 minutes. The reaction is 4M H 2 SO 4 The optical density was read at 450 nm with a Dynatech ELISA Reader (Dynatech Laboratories, Inc., Alexandria, Va.). An optical density greater than 0.200 was considered positive.
[0083]
(SDS-PAGE and immunoblot analysis)
Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was performed using an 8% acrylamide degrading gel by the method of Tsang et al. ((1983) Methods Enzymol., 92: 377-391). Cell suspension containing an equal volume of sample buffer (5% SDS-10% 2-mercaptoethanol-20% glycerol in 0.01 M Tris HCl, pH 8.0) and 2.4 μg protein per μl. The turbidity was mixed, heated at 100 ° C. for 5 minutes, and 5 μl of sample was applied to 1-15 wells. If the final protein content of the portion of the sample to be tested was less than 1.2 μg / μl, the sample volume up to 10 μl was applied to achieve a final protein concentration of 6 μl per well. Protein concentration was determined by the method of Markwell et al. ((1978), Anal. Biochem. 87: 206-210) using BSA as a standard. Proteins separated by SDS-PAGE were silver-stained by the method of Morrissey ((1981) Anal, Biochem. 117: 307-310) or electroblotted onto nitrocellulose (Schleicher & Schuell, Inc., Keene, N. .H.). This immunoblot procedure was performed according to a slightly modified method of Tsang (1983) et al. The blot was washed 3 times for 5 minutes with PBS (pH 7.2) containing 0.3% Tween-20 and gently stirred at 25 ° C. overnight (16 hours). The blot was blocked with casein-thimerosal buffer (CTB) for 1 hour (Kenna et al. (1985) J. Immunol Meth., 85: 409-419). After rinsing 3 times with CTB, the blot was exposed to goat anti-mouse immunoglobulin horseradish peroxidase conjugate (Bio-Rad Laboratories, Richmond, Calif) for 2 hours at 25 ° C. Conjugate dilutions (1: 2,000) were made with CTB. The blot was rinsed again 3 times with CTB and added to 3,3′-diaminobenzidine-4-hydrochloride (pH 7.2) (0.5 mg / ml) in PBS to 0.003% H 2 O 2 And 5 minutes exposure at 25 ° C. Reactivity was shown as a visible colored band on nitrocellulose paper. A low molecular weight protein standard (Bio-Rad) was used in PAGE and immunoblots. Rabbit antisera against protein standards were used to develop the standard (Carlone (1986) Anal. Biochem. 155: 89-91). Molecular weights were calculated by the method of Neville et al. ((1974), Methods Enzymol. 32: 92-102) using appropriate molecular weight standards.
[0084]
(Immunofluorescence assay)
A bacterial suspension (10 μl) containing approximately 400-500 cfu per field is placed on each well of an acetone resistant, 12 well (5 mm diameter) glass slide (25 × 75 mm) (Cel-Line Associates, Newfield, NJ). And dried at room temperature. The slide was then immersed in acetone for 10 minutes and allowed to dry at room temperature. MAb was added to the slide, which was incubated for 30 minutes at 37 ° C. Following incubation, the slides were gently rinsed with PBS and soaked twice at 5-minute intervals, blotted onto filter paper and allowed to air dry at room temperature. Null olescein labeled rabbit anti-mouse immunoglobulin (WF Bibb, Centers for Disease Control, Atlanta, GA) was then added and the slides were incubated at 37 ° C. for 30 minutes. They were then washed twice with PBS and gently blotted on filter paper. Slides are covered with carbonate buffered raised liquid (pH 9.0) and cover slip, then Leitz Dialux equipped with HBO-100 mercury incident light source, I stereoscopic filter system, 40 × dry objective and 6.3 × binoculars. Read using a 20 fluorescence microscope (Leitz, Inc., Rockeight, NJ).
[0085]
(Immunoelectron microscope)
Pneumococcal cells were washed twice with PBS and fixed in a freshly made mixture of 1% paraformaldehyde-0.1% glutaraldehyde at 4 ° C. for 20 minutes. The cells were dehydrated with a graded series of alcohols and then dehydrated for 1 hour at 4 ° C. in a 1: 1 mixture of complete ethanol and Lowicryl K4M (Ladd Research Industries, Inc., Burlington, VT). Cells were pelleted and suspended in a 1: 2 mixture of complete ethanol and Lowicryl K4M for 1 hour at 4 ° C. These were pelleted again and suspended in Lowicryl K4M (undiluted) at 4 ° C. for 16 hours. Cells were transferred twice to fresh and undiluted Lowicryl K4M during the next 24 hours. Lowicryl K4M treated cells were embedded in gelatin capsules and placed in an aluminum foil lined box. The capsules were cured using a short wavelength UV light source (72 hours at a distance of 35 cm, −20 ° C.). The box was brought to room temperature and the capsules were allowed to cure for up to 14 days. Capsule samples were cut into 100 μm thick sections and taken up on a nickel grid. The grid containing the sample was placed on a drop of ovalbumin solution in PBS containing sodium azide (EY Laboratories, Inc., San Mateo, Calif.) For 5 minutes. The lattice (wet) is transferred to a solution of primary MAb diluted in a solution of BSA reagent (0.1% Triton X-100, Tween 20, and 1% BSA in PBS containing sodium azide) (EY Laboratories). Transferred and incubated for 1 hour at room temperature or 18-48 hours at 4 ° C. in a humidified chamber. As an antibody binding control, another lattice was moistened with MAbs against Legionella pneumophila. The lattice was rinsed twice with PBS and incubated for 1 hour at room temperature on drops of colloidal cold particles (20 μm) (EY Laboratories) labeled with goat anti-mouse IgG. The grid was rinsed twice and post-stained with osmium tetroxide, uranyl acetate and lead citrate. The grid was tested using a Philips 410 transmission electron microscope.
[0086]
(CBA / CaHN / J mouse)
Wicker et al., Curr. Top. Microbiol. Immunol. 124: 86-101 X-linked immunodeficient (xid) CBA / N mice were used to study the protection conferred by the 37 kDa protein.
[0087]
(Example 1. Monoclonal antibody)
The MAb, Kohler et al. (1975 "Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefinded specificity", Nature 256: 495-497) produced by the method of, Zola et al. (1982, "Techniques for production and characterization of monoclonal hybridoma antibodies", J. G. Hurrell (eds.), Monoclonal hybridoma antigens: techniques and applications, CRC Press Inc., Boca Raton, FL, pages 1-57). The 37 kDa purified PsaA used for immunization of the mice pneumoniae serotype 22F and purified according to Tharpe et al. (1996, “Purification and serological activity of pneumococcal surface adhesin A (PsaA)”, Clin. Diagno. Lab Immunol. 29: 2 All MAbs were produced by immunization with PsaA purified from serotype 22F, except for 1E7 (1E7A3D7C2). pneumoniae R36A produced by immunization with a non-encapsulated strain (Russell et al., 1990, “Monoclonal antibody recognising a specific protein-specific protein from Streptococcus. PsaA was isolated using the procedures not shown in Examples 3 and 5 below. BALB / c mice were treated at 180 μg / ml in a 1: 1 emulsion with Freund's incomplete adjuvant (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) and phosphate buffered saline (pH 7.2). At the final concentration, the purified protein was first immunized intraperitoneally. One month later, mice were boosted with 110 μg / ml purified PsaA without adjuvant. Hybridoma fusions were performed using standard procedures (Clafin et al., 1978 "Mouse myelo-splen cell hybrids: enhanced hybridization procedures and rapid screening procedures", Curr. Topol. Spleen cells from two mice were fused with Sp2 / 0-Ag14 myeloma cells (Schulman et al., 1978, “A better cell line for hybridoma specific antigens”, Nature 276: 269-2). Sera from immunized mice and tissue culture supernatants from hybridized cells were subjected to routine blotting by ELISA using goat anti-mouse immunoglobulin-horseradish peroxidase conjugate and by standard Western blotting against standard PsaA. Were screened for reactivity to PsaA by SDS-PAGE in combination with Hybridomas that gave positive results in the screen were grown and used in peptide identification; these were 6F6 (6F6F9C8), 4E9 (4E9G9D3), 8G12 (8G12G11B10) and 1B6 (1B6E12H9). These MAbs were used in this study with 1E7.
[0088]
According to dot immunoblot and Western blot assays, these MAbs show 23 type-specific serotypes present in recent pneumococcal polysaccharide vaccines. Reacted with clinical isolates of Pneumoniae. Western blot confirmed that the detected antigen had a molecular weight of 37 kDa. S. In a developed study of 90 serotypes of pneumoniae, the 5 MAbs listed in the previous paragraph (not including 1E7) reacted with 89 of 90 serotypes (only 1B6 reacted with serotype 16F) could not). These listed MAbs are described in E. failed to react with E. coli, respiratory pathogens, or non-pathogens representing 22 genera and 29 species. MAb 1E7 reacted correspondingly with all pneumococcal strains tested (24 serotypes) and gave a sensitivity of 100%. For specificity, none of the 55 different bacterial non-pneumococcal strains (representing 19 genera and 36 species) reacted, thus obtaining 100% specificity.
[0089]
When required for use in the experiment described in Example 11, MAb was added to 0.1 M NaHCO with 100 μg N-hydroxysuccinimidyl-biotin ester (initially dissolved in DMSO). 3 Biotinylation was performed by incubating 1 mg of protein in (pH 8.4).
[0090]
(Example 2. Cloning of Pneumococcal surface adhesion factor A gene)
Streptococcus pneumoniae DNA digested with the restriction enzyme Sau3A1 was ligated into BamHI digested pUC13 and E. coli. E. coli TB1 was transformed. Recombinant clones were identified by colony immunoblotting using a 37 kDa monoclonal antibody. Plasmid pSTR3-1 is an example of the pneumococcal surface adhesion factor A gene cloned into pUC13.
[0091]
Example 3. Preparation of purified PsaA
PsaA for use as an antigen or immunogen can be purified using any known method for protein purification. For example, Streptococcus pneumoniae can be routinely cultured and the cells harvested. The purified 37 kDa protein can then be isolated from the Streptococcus pneumoniae cell mass by extraction with a non-ionic detergent and can be further purified by ammonium sulfate fractionation and isoelectric focusing. (Tharpe et al., 1996, "Purification and serological activity of pneumococcal surface adhesin A (PsaA)" Clin. Diagnostic. Lab. Immunol. 3: 227-229).
[0092]
In another embodiment, an E. coli comprising an expression vector encoding a 37 kDa protein. The cells of the E. coli strain, TB1, can be cultured and harvested using conventional techniques. Examples of suitable expression vectors are vectors comprising a bacteriophage λPL promoter (eg, pKK1773-3), a hybrid trp-lac promoter (eg, pET-3a), or a bacteriophage T7 promoter. The 37 kDa protein (PsaA) can then be extracted from the cells using conventional methods for protein purification.
[0093]
(Protection experiment using 37 kDa protein)
Example 4
Twenty CBA / CaHN / J mice carrying the xid mutation (X-linked immunodeficiency) were used in this protection experiment. They were tested for protection against a challenge using the toxic capsular type 3 Streptococcus pneumoniae strain WU2. Mice were anesthetized with ketamine / rompan (Rompun) and blood was collected under the orbit to obtain pre-immune serum. A 37 kDa protein (pneumococcal surface adhesion factor (adhesin) A) was emulsified in complete Freund's adjuvant (CFA) at 54 μg per ml protein concentration. Ten mice were injected subcutaneously at 0.1 ml per site into two axillary sites and two inguinal sites, delivering approximately 22 μg protein / mouse. Ten control mice were treated independently with CFA and buffer instead of protein. After 14 days, 10 test mice were injected intraperitoneally (IP) with 100 μg of 37 kDa protein; controls were injected IP with buffer. Eight days after IP immunization, all mice were bled suborbitally to obtain post-immune serum and S. cerevisiae. Pneumoniae strain WU2 log phase culture 60 cfu was used to challenge intravenously (IV). Mice were observed for 21 days and deaths were recorded. Serum was collected before immunization to establish baseline exposure and was also collected after a complete immunization protocol (not pre-challenge) to correlate circulating antibodies against the 37 kDa protein with protection. The results obtained were as follows:
Days after challenge 1: No death
2: 3 control mice died
3: 2 control mice died
4: 2 control mice died, 1 control mouse was sick
5: 1 control mouse died
6-21: No dead mouse
Immunization with 37 kDa protein: 10/10 survival
Control without protein, 2/10 survival (8/10 death)
Different statistical significance: (p = 0.0008) rank sum test.
[0094]
(Example 5)
Twenty CBA / CaHN / J mice with xid mutations were injected according to the following protocol:
(1) All mice were bled before immunization to establish baseline immunity. Ten test mice were immunized subcutaneously at four sites with a total of 21 μg of 37 kDa protein antigen (PsaA) emulsified in complete Freund's adjuvant (CFA). Ten control mice were similarly immunized with CFA and buffer instead of antigen.
[0095]
(2) After 14 days, mice were booted with 100 μg of 37 kDa protein antigen (test mouse) or buffer (control) and intraperitoneally (IP). No adjuvant was used in this booster immunization.
[0096]
(3) After 8 days, all mice were bled via the orbital sinus and these were collected and pooled into two groups (immune and control). At the same time, blood was collected from individual mice and assayed for antibody response.
[0097]
(4) One day later, two additional mice were injected intraocularly with 0.1 ml pooled immune serum in an attempt to passively transfer immunity. Three additional mice were injected intraperitoneally (IP) with 0.1 ml pooled control mouse serum. (Because of the small amount of serum obtained from the immunized mice, only 5 mice were injected at this step).
[0098]
(5) One hour after IP injection, these five mice were treated with 140 colony-forming units (cfu) of S. cerevisiae in mid-log phase. Pneumoniae type 3 strain WU2 was used to challenge intravenously (iv).
[0099]
(6) At the same time, 18 (8 test, 10 control) mice were challenged iv with the same culture of WU2.
[0100]
(7) Mortality was counted daily.
Result: Number of deaths / total number of challenges
Immunization with a 37 kDa protein: 0/8
Control mouse: 10/10
Passive defense:
Mice receiving immune serum: 0/2
Mice receiving control serum: 3/3
Mice immunized with the 37 kDa protein were protected from fetal challenge with strain WU2; this immunity could be passively transferred using sera from the immunized mice. (Originally, 10 test mice were used, but 2 of these mice died of other causes before being immunized with WU2).
[0101]
(Example 6)
An enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was used as a human antibody capture factor. Color was developed using purified 37 kDa protein antigen of Pneumoniae. Paired sera from children under 24 months of age known to have pneumococcal pneumonia were tested. Disease confirmation was determined by antigen in blood culture or urine. 35% (9/26) were found to have higher antibody titers than sera from non-sick children of the same age group (p = 0.06). This illustrates that some children responded to a 37 kDa protein antigen after natural infection.
[0102]
(Example 7)
(Preparation of 37 kD protein or polypeptide conjugate)
Conjugates can be prepared by use of a carrier protein that binds to a 37 kD protein or an immunogenic peptide or polypeptide derived from a 37 kD protein via a linker to elicit a T cell dependent response. The carrier protein can be any immunogenic protein such as, but not limited to, keyhole limpet hemocyanin, bovine serum albumin, tetanus toxin, diphtheria toxin, or bacterial outer membrane protein. Examples of bacterial outer membrane proteins useful as conjugates include Neisseria meningitidis and Haemophilus influenzae outer membrane proteins. Neisseria meningitidis can be selected from the group Neisseria meningitidis A, B or C. In addition, a 37 kD protein or polypeptide thereof can be used in the conjugate, where the 37 kD protein or polypeptide thereof is a T cell-dependent immunogenic carrier for a polysaccharide antigen that is a B cell stimulator. This is based on the theory that polysaccharide antigens are B cell stimulators and protective immunity is usually produced by a combination of B cell stimulators and T cell stimulants. The immune response induced by protein antigens exhibits T cell dependent properties (ie boosting and carrier priming). T cell dependent stimulators are important because many children under the age of 2 do not respond to T cell dependent antigens. Antigen adhesion or binding may be accomplished by conventional processes, such as those described in US Pat. No. 4,808,700. This includes additional chemicals that can form a covalent chemical bond between the carrier immunogen and the immunogen.
[0103]
The 37 kD protein antigens of the present invention can be administered to mammals, particularly humans, in a variety of ways. Exemplary methods include parenteral (subcutaneous) administration given with a non-toxic adjuvant, such as alum precipitate, or oral administration given after a decrease or disappearance of gastric activity or inactivation by gastric juice. Pharmaceutical forms that protect the antigen against (eg, protective capsules or microspheres). Dosage and dosing regimens mainly depend on whether the antigen is administered for therapeutic or prophylactic purposes, patient and patient history. The total pharmaceutically effective amount of antigen administered per dose typically ranges from about 2 μg to 50 μg per patient. For parenteral administration, the antigen is generally formulated in unit dose injectable form (solution, suspension, emulsion) in association with a pharmaceutically acceptable parenteral vehicle. Such vehicles are essentially non-toxic and non-therapeutic. Examples of such vehicles include water, saline, Ringer solution, dextrose solution, and 5% human serum albumin. Non-aqueous vehicles such as non-volatile animal oils and ethyl oleate can also be used. Liposomes can be used as vehicles. The vehicle may contain minor amounts of additives such as substances that increase isotonicity and chemical stability (eg, buffers and protective agents).
[0104]
(Example 8)
(Bacterial strain) All pneumoniae isolates were obtained from Streptococcal Reference Laboratories, Division of Bacterial and Mycologic Diseases, National Center for Infectious Diseases, Centers and Centers. The pneumococcal serotype 6B strain used for cloning and sequencing was the CDC reference strain (SP-86). E. E. coli DH5α (Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, MD) was used as the recipient host for the plasmid (pUC19 and its derivatives). S. The pneumoniae strain was grown on Trypticase soy agar plates with 5% sheep blood cells or grown on Todd-Hewitt broth with 0.5% yeast extract as shown here. E. E. coli cultures were grown in Luria broth. Where necessary, supplemented with 100 μg / ml ampicillin (Sigma Chemical Co., St Louis, Mo.).
[0105]
(Cloning and sequencing of the PsaA gene from S. pneumoniae, serotype 6B) A chromosomal library from pneumoniae serotype 6B was prepared as described above. (. Sampson et al., 1994, "Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37-kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp.adhesins," Infect.Immun, 62:. 319-324) However, the pUC18 , Except that it was used as a cloning vector instead of pUC13. Recombinants were screened by colony immunoblot using monoclonal antibody 1E7 (Russell et al., 1990, “Monoclonal antibody recognition-specific protein-protein protein from Streptococcus pneumoniae. . This procedure and plasmid purification from positive clones (Ish-Horowicz et al., 1981, “Rapid and effective cosmid cloning,” Nucleic Acids Res. 9: 2898-2998) and restriction endonuclease analysis are all described previously (Sampson 1990, “Nucleotide sequence of httpB, the Legionella nepomophila gene encoding the 58-kilodalton (kDa) common antigen, formal deigned. 4). Dodecyl sulfate acrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and Western blot analysis were performed as before (Sampson et al., 1990). All other DNA manipulations were performed according to the method described in Sambrook et al. (Supra). DNA sequencing was performed using the ABI PRISM Dye Terminator Cycle sequencing kit and procedure (Perkin-Elmer, Cetus, Foster City, Calif). The DNASTAR software program (DNASTAR, Inc., Madison, Wis.) And the Wisconsin Genetics Computer Group sequence analysis software program (Fenno et al., 1989, “Nucleotide sequence of gene fifteen types of affiliation of the gene sequence.” .Immun.57: 3527-3533).
[0106]
(Preparation of genomic DNA for polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) analysis) High molecular weight pneumococcal DNA was modified from Graves et al., 1993, “Universal DNA DNA isolation procedure,” pages 617-621. D. H. Pershing et al. (Ed.), Diagnostic molecular biology, (American Society for Microbiology, Washington, DC). Type-specific S. A 16 hour culture of Pneumoniae was grown in 50 ml of Todd-Hewitt broth containing 0.5% yeast extract in a screw cap flask without stirring at 37 ° C. Cultures were pelleted at 8000 × g for 15 minutes at room temperature and washed with phosphate buffered saline (10 mM, pH 7.2). The cell pellet was solubilized in 2.5 ml buffer consisting of 10 mM Tris, 10 mM EDTA (pH 8.0) and 0.4% SDS. 15 μl of protease K (20 μg / ml) was added and the lyase was incubated at 37 ° C. for 1 hour. The mixture was mixed by inversion and then adjusted to 0.48 M NaCl by addition of 500 μl 5 M NaCl and 400 μl 0.7% NaCl containing 10% hexadecyltrimethylammonium bromide was added. This suspension was mixed as before, incubated at 65 ° C. for 30 minutes and extracted with an equal volume of phenol-chloroform-isoamyl alcohol. The upper phase water was separated by centrifugation at 1500 × g and extracted with chloroform-isoamyl alcohol. DNA was precipitated from the upper aqueous phase over 30 minutes with 2.5 volumes of ethanol at -70 ° C. This was quantified by pelleting and drying in a desiccator, resuspending in water, and measuring the absorbance at 260 nm.
[0107]
(PCR-RELP) Restriction enzymes EcoRI, HinfI, MaeIII, MboII, MnII and NheI were obtained from Boehringer Mannheim Biochemicals (Indianapolis, Ind.); Purchased from. Primer sequences for the amplification reaction are described in S. pneumoniae serotype 6B gene (P1, AGGATCTAATGAAAAAATTTAG (SEQ ID NO: 3); P2.TCAGAGGCTTATTTTGCCAAT (SEQ ID NO: 4)) and the N-terminal sequence (nucleotides 181 to 201) and C-terminal sequence (nucleotides 1106-1126) of the adjacent region sequence Selected. This primer was synthesized using standard procedures.
[0108]
((I) DNA amplification) This reaction was performed using a Perkin-Elmer PCR amplification kit. Reaction volume is 100 μl and standard 1 × reaction buffer without Mg, 1 μM each primer, 2.0 mM MgCl 2 0.2 mM dNTP, template DNA and 2.5 UT Taq polymerase. The source of template DNA was either extracted purified chromosomal DNA or bacterial colonies. The conditions for amplification were as follows: 30 cycles of denaturation 94 ° C for 1 minute, annealing 52 ° C for 0.5 minutes and extension 72 ° C for 1.5 minutes. Amplified products were separated on a 1% agarose gel and visualized with ethylene bromide. A direct colony amplification procedure was employed. This shortens template preparation by removing the need for chromosomal DNA extraction. This procedure consisted of adding a single bacterial colony directly from the plate to the PCR mixture and heating at 95 ° C. for 10 minutes. The remaining PCR steps were outlined for extracted chromosomal DNA and performed as described above.
[0109]
((Ii) Enzymatic digestion) Digestion of the amplification product was performed as directed by the manufacturer for the specified enzyme in a volume of 20 μl. Digested products were analyzed by agarose (2% metaphor agarose, FMC Corp., Rockland, Me.) Gel electrophoresis and visualized after staining with ethylene bromide.
[0110]
(Analysis of type 6B PsaA) Genomic DNA was partially digested with Sau3AI, ligated into BamHI-digested pUC18 and E. coli DH5α was used to transform. Recombinant colonies are selected for ampicillin resistance and white colony formation in the presence of isopropyl-β-galactopyranoside (IPTG) and 5-bromo-4-chloro-3-indole-β-D-galactopyranoside did. Two positive colonies were obtained by colony immunoblot screening (using anti-PsaA Mab) of approximately 2,500 colonies. These were selected, purified and rescreened by Western blot analysis using the same MAb. Both of these expressed a protein reactive with the Mab against PsaA and migrated in SDS-PAGE with an expected molecular weight of approximately 37 kD. One was selected for continued studies and was named pSTR6. Limited restriction enzyme analysis of DNA from the recombinant plasmid showed that positive clones contained an insert that was 3.5 kb with sites for the enzymes ClaI, EcoRI and HindIII. In order to localize the PsaA coding region, the insert was double digested with SstI (multicloning site in the vector) and HindIII. This resulting fragment was ligated to pUC18 and E. coli DH5α was transformed. This produced a recombinant containing an insert of approximately 1.3 kb in size. The resulting subclone pSTR6y was shown to express full-length PsaA immunoreactive protein when analyzed by Western blot using SDS-PAGE and anti-PsaA Mab. The complete nucleotide sequence in both strands of the 1.3 kb insert was determined by circular sequencing of plasmid subclones using oligonucleotide primers complementary to this sequence. Sequence information was available. The nucleotide sequence of the complete streptococcal insert is shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1. A single open reading frame (ORF) begins at nucleotide 189 and ends at nucleotide 1,117, which encodes the PsaA gene sequence. This ORF is 930 nucleotides in length and is amplified and pGEM (Promega, Madison, Wis.) And BAC-to-BAC TM When subcloned into a vector system such as an expression system (Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, Md.), It expresses full-length PsaA reactive to anti-PsaA MAb antibodies. This ORF encodes a 309 amino acid peptide with an estimated molecular weight of 34,598 and an isoelectric point of 5.23. Analysis of peptides using the algorithm of Kyte et al., 1982 ("A simple method for displaying the hydrostatic character of a protein," J Mol. Biol. 157: 105-132.) Encoded the predicted leader sequence. It is shown to contain a major hydrophobic region of 20 amino acids. This leader contains a consensus sequence (LXXC) for signal peptidase cleavage. Removal of this leader yields a peptide of molecular weight 32,465 with an estimated isoelectric point of 4.97. Consensus sequence for ribosome binding site (Shine et al., 1974, “The 3′-terminal sequence of E. coli 16S ribosomal RNA: complementarity to nonsense triplets and ribos. 1324-1346) is located 5 nucleotides upstream of the ATG start codon.
[0111]
(Comparison of streptococcal homologue and serotype 6B sequence) Serotype 6B PsaA nucleotide sequence (Bilofsky et al., 1988, A GenBank gene sequence database, Nucleic Acids Res. 16: 1861-1864) (GenBank accession number U53509) and its adjacent and the region, stock R36A PsaA array has been previously published (Sampson et al., 1994, "Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37-kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp. adhesins Infect.Immun.62: 319-324) by comparison with the differences between the nucleotide sequences is shown. The calculated homology between the two sequences is 74%. The major regions of mismatch are the first 60 nucleotides that encode the upstream and downstream regions of the ORF and the putative signal peptide. When comparing two PsaA coding sequences, the sequence homology increases to 78%. The serotype 6B sequence was also compared to the PsaA DNA sequence for another vaccine serotype, serotype 2 (registration number U40786), recently submitted to GenBank. Computer analysis of these two sequences shows that they are similar. The calculated percent DNA homology between the two PsaA DNA sequences is 99%. There are 8 single base differences between the two sequences. Comparison of serotype 2 PsaA and serotype 6B PsaA shows almost complete identity: the calculated similarity value is 99.3%. The 8 base difference at the nucleotide level translates to a 6 amino acid peptide level difference with two changes resulting in conservative substitutions. Further analysis and viridans Streptococci and E. Comparison of the other 5 GenBank PsaA homologues from faecalis with serotype 6B sequences revealed significant sequence similarity (Fenno et al., 1989, “Nucleotide sequence of the type of fibrous gene band 13”). Infect.Immun.57: 3527-3533; Sampson et al., 1994. "Cloning and nucleotide sequence of PSAA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding. . Ed Streptococcus sp adhesins, "Infect.Immun.62: 319-324:. Ganeshkumar et al., 1991," Nucleotide sequence of a gene coding for a saliva-binding protein (SsaB) from Streptococcus sanguis 12 and possible role of the protein in coaggregation with actinomyces. "Infect.Immun.59: 1093-1099, Kolenbrander et al., 1994." Nucleotide sequence of the Streptococcus gordonii PK488 coaggrega. Infect. Immun. s. et al., int., et al., et al., int., et al., et al., inc. 703-706).
[0112]
Sequence identity is 81% and 81% for PsaA (S. pneumoniae strain R36A), SsaB (S. sanguis), FimA (S. parasanguis), ScaA (S. gordonii) and EfaA (E. faecalis), respectively. 77%, 82% and 57%. Furthermore, all 6 sequences showed great similarity homology in the organism. Each contains a hydrophobic leader peptide that contains the prolipoprotein consensus sequence LXXC (for signal peptidase II cleavage) within the first 17-20 amino acids. It is clear that this N-terminal leader sequence represents the largest variable region. This is followed by a region of high similarity from amino acids 36 to 150. The region from amino acid position 150 to position 190 is a variable region, followed by another conserved region (amino acids 198-309).
[0113]
PCR-RFLP analysis of chromosomal DNA from 23 serotypes in 23-valent vaccine. PCR-RFLP was used to show 23 S. cerevisiae showing 23 serotypes in 23-valent vaccine. The degree of conservation of the PsaA gene between pneumonia serotypes was tested. Since previous attempts to amplify pneumococcal strains using primers corresponding to strain R36A were unsuccessful, PCR primers were used to determine the nucleotide sequence of the PsaA gene from serotype 6B, particularly the N-terminus of the PsaA polypeptide and Selection was based on the region of the gene encoding the C-terminus. S. Using a primer complementary to the PsaA gene from pneumoniae serotype 6B, the PsaA genes from all 23 serotypes and subtypes shown in 23 valent vaccines were amplified from chromosomal DNA. All 10 enzymes with restriction endonuclease digestion sites spanning the full length of the serotype 6B PsaA gene were selected. Nine out of ten enzymes produce the same pattern as all 23 PsaA genes analyzed.
[0114]
One exception, restriction enzyme Tsp509I, has 6 sites in the gene and produces 7 fragments that are digested to sizes of 7 bp, 30 bp, 68 bp, 146 bp, 151 bp, 166 bp and 362 bp. When these fragments are separated in a 2% metaphor agarose gel, five band patterns can be seen (7 bp and 30 bp fragments are not seen in these gels due to their small size). For 21 of the 23 serotypes, this five fragment enzyme pattern was seen; however, for the serotype 2 and 33F strains, the 146 bp fragment was absent and the two new fragments were 68 bp. Adjacent to this fragment, all resulting in 7 bands. Thus, the increase in the number of fragments results from the presence of an additional Tsp5O9I site within the 146 bp fragment.
[0115]
In order to confirm the incidence of this external site, the Tsp509I pattern of 3-4 additional strains of each of the 23 serotypes (no additional strains of serotype 2 and serotype 25 were available) analyzed. All the strains analyzed were random clinical isolates from the US provided to CDC for serotypes. The majority of the 80 strains are blood isolates; the exceptions were 2 strains from cerebrospinal fluid, 2 strains from pleural effusions, and 1 strain from the eyeball and nose, respectively. . 10% of the analyzed strains have an additional Tsp509I site that results in a modified RFLP pattern. This modification was only seen in types 4, 8, 11F and 33F. In an attempt to determine the incidence of this modified pattern, the PsaA gene from these four types of eight additional strains was analyzed for Tsp509I variations (all have ~ 11-12 for these four types) ).
[0116]
Table 1 summarizes the analysis of serotypes 4, 8, 11A and 33F. The altered pattern is sporadically present in serotypes 4 and 8, but is essentially always present in all 11A and 11F strains of 11A. Since strains that exhibit variation come from diverse regions within the country, this pattern of occurrence can be correlated to the geographic location or region of the United States. All strains of types 4, 8, 11A and 33F were blood isolates except for one 33F strain. 33F is a nasal isolate; therefore, the relevance of the site of isolation in the incidence of this modification cannot be assessed.
[0117]
Table 1. Screening of serotypes selected for additional Tsp509I restriction sites
[0118]
[Table 1]
Figure 2004502782
a Initial Tsp509I analysis including a survey of 2-3 strains of each of all 23 vaccine types
b Tsp509I analysis of additional strains of the type exhibiting additional Tsp509I sites
c Shown in parenthesis is the ratio of the number of serotypes with additional restriction sites to the number of serotypes tested.
[0119]
This analysis is described in S.H. Disclosed is the cloning and sequencing of the gene encoding PsaA from pneumoniae serotype 6B and the subsequent gene analysis in 23 pneumococcal polysaccharide vaccine serotypes. Sequence analysis revealed that the serotype 6B sequence and previously published strain R36A were not more similar than expected. The nucleotide sequence and its flanking regions were only 73% homologous to the originating strain R36A PsaA, whereas the actual PsaA coding sequence had a calculated homology of 78%. The protein sequence similarity between the two sequences was only 81%. By comparing the newly provided serotype 2 pneumococcal PsaA (vaccine serotype) and serotype 6B sequences, the DNA homology was calculated as 99% and 98% protein sequence similarity. Furthermore, these values are evidence that the sequence conservation for genes within the vaccine serotype is high. When comparing the deduced amino acid sequences of these two sequences to other published sequences for PsaA homology within the genus, regions of great similarity were evident in all five proteins. The similarity values within the group ranged from 57 to 82%.
[0120]
The need for Streptococcus pneumoniae vaccine candidates has been determined by the present inventors. The PsaA gene from pneumoniae serotype 6B was facilitated to be cloned and sequenced. Due to the heterogeneity between the two pneumococcal PsaA genes (6B and R36A), we tested vaccine serotypes and determined the degree of diversity between strains. S. Primers corresponding to the N-terminal and C-terminal coding regions of the PsaA gene from pneumoniae serotype 6B amplified all 23 vaccine serotypes. PCR-RFLP analysis using 10 different restriction enzymes representing 21 sites in the serotype 6B gene showed only one diversity region between strains, which is An additional Tsp509I site was created. This study demonstrates that the serotype 6B gene sequence is representative of sequences found among vaccine serotypes. Evidence for this includes 99% DNA sequence identity between serotype 2 and serotype 6B, and a uniform and identical restriction pattern covering the 21 sites tested in this study. . It is clear that the earlier strain R36A PsaA sequence represents a variant sequence that does not exist on the surface in the serotypes analyzed here. This is because the inventors were unable to amplify this sequence using primers against strain R36A PsaA. However, a more important aspect of this study is the limited diversity among the vaccine serotypes analyzed. It is the serotype that causes the disease and thus requires preventive measures against it. The lack of genetic diversity of PsaA among these serotypes suggests that the genes are highly conserved and are good candidates for vaccine development.
[0121]
(Example 9. Monoclonal antibody)
A 37 kDa protein from serotype 22F was used to generate monoclonal antibodies (1B6E12H9, 3C4D5C7, 4E9G9D3, 4H5C10F3, 6F6F9C8, and 8G12G11B10) (US Patent Application No. 08 / 715,131, now US Pat. No. 5,854). , 416, which are disclosed in the present specification by reference). These MAbs were analyzed for their ability to confer protection from infection by Streptococcus pneumoniae. Table 2 shows the capabilities of the five monoclonal antibodies tested, in particular one of the subsequent S. Efficient protection from the pneumoniae challenge was provided (8G12G11B10). S. Protection from Pneumoniae was dose responsive. This indicates that this monoclonal antibody was responsible for protection (Table 3).
[0122]
Table 2. Passive protection against Streptococcus pneumoniae serotype 6B conferred by anti-37 kDa monoclonal antibody in infant mice
[0123]
[Table 2]
Figure 2004502782
a Challenge dose (1.7 x 10 3 cfu) or 10 × bacteremia dose 100% (BD 100 ). Five mice per group received 50 μg of total antibody. All MAbs are IgG.
[0124]
Table 3. Effect of the second dose on the potential passive protective capacity of the anti-37 kDa monoclonal antibody 8G12G11B10
[0125]
[Table 3]
Figure 2004502782
a All infant mice are 10 × BD 100 (2 × 10 3 cfu) challenged. MAbs were given 24 hours before challenge (before) and 24 hours after challenge (after). 10 mice / group.
[0126]
(Example 10. Phage display library)
A phage display library containing an insert of 15 amino acid residues located at the N-terminal portion of the pIII coating protein (Parmly and Smith, 1988) was constructed in phage FUSE 5 as a vector. This library was ligated with a 33 bp synthetic BgII fragment to FUSE 5 and E. coli. E. coli Kqll / kan + cells were generated by transfection by electroporation. This phage progeny contains the display library.
[0127]
(Example 11. Screening by biopanning)
Four cycles of biopanning were performed for each MAb used for phage with the aim of screening the phage display library of Example 10 for PsaA epitope peptides (Smith and Scott, 1993, Meth. Enzymol., 217: 228- 257). The Petri dish substrate was coated with streptavidin and 10 μg of biotinylated anti-PsaA MAb as prepared in Example 1. The remaining biotin binding sites were blocked with 1.5 ml D-biotin (10 mM). This phage library (10 11 -10 12 Transformants) were incubated with immobilized MAbs. Bound phage was eluted from the streptavidin-coated plate with 0.1 N HCl, pH 2.2. The eluted phage was titrated and amplified and then subjected to two additional selections performed as described above. The amount of biotinylated MAb used was 1 nM and 1 pM in the second and third rounds, respectively, so that only the high affinity peptides were bound at the end of the last cycle.
[0128]
Example 12 Amino Acid Sequence of Immunogenic Peptide
The library-derived high affinity peptides obtained using the procedure of Example 11 were grown and sequenced. For each MAb, 10 phage specimens resulting from the selection process were sequenced. About 1 μg of single stranded DNA was purified by phenol-chloroform extraction, ethanol precipitated and resuspended in 7 μl of water. A 27-mer primer complementary to the FUSE 5 vector sequence derived from the region in wild-type pIII, common to all fd-tet derived vectors, and 35 Sequencing reactions were performed using S Sequenase version 2 (US Biochemicals, Cleveland, OH). The resulting sequences are shown in Table 4. These were compared to the known sequences of PsaA strains 2 and 6B using the ClustaIV and tFasta programs to identify the epitope for PsaA where each peptide was closest aligned. These epitope positions are also shown in Table 4. Peptides obtained using MAbs (8G12, 6F6 and 1E7) if additional residues are present in this protein, where a gap appears after residue 13 of this peptide (SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8) Aligns best with PsaA.
[0129]
(Table 4. Peptide sequences obtained by biopanning using MAb)
[0130]
[Table 4]
Figure 2004502782
Example 13. Immunization of mice with an immunogenic peptide of PsaA
Peptides having the sequences shown in SEQ ID NOs: 5, 6, 7, and 8 can be synthesized by conventional methods (eg, using an automated peptide synthesizer). The peptide can be purified by reverse phase HPLC and the major peak can be collected. Peptide sequences can be confirmed by automated peptide sequencing using an automated sequencing device (eg, an automated sequencing device manufactured by Beckman Instruments, Inc., Mountain View, Calif.). Each peptide can be coupled to an adjuvant such as keyhole limpet hemocyanin using coupling mediated by a water soluble carbodiimide reagent. The resulting conjugate can be dissolved in phosphate buffered saline pH 7.2 to a final concentration of about 180 μg / ml and in a Freund's incomplete adjuvant (about 1: 1 ratio) in the emulsion. Sigma Chemical Co., St Louis, MO). BALB / c mice can be first immunized intraperitoneally with this suspension, and one month later the mice can be boosted with about 110 μg / ml conjugate without adjuvant.
[0131]
Example 14. Immunization of mice with consensus peptides identified by phage display
A peptide with a consensus sequence (SEQ ID NO: 8) from the sequence of several peptides identified by phage display was tested for its ability to elicit an immunological response to PsaA. This consensus peptide (LVRRFVHRPRPHVESQ; SEQ ID NO: 7 derived from a peptide that binds to monoclonal antibodies 8G12, 6F6 and 1E7 in the phage display experiment described in Example 12 above ) Was synthesized with a CYGG spacer and a lauroyl group at its amino terminus (Bio-Synthesis, Lewisville, TX). This lauroyl group enhances the hydrophobic complex formation of peptide groups to the proteosome (Lowell, GH, et al., “Proteome, hydrophobic anchors, iscoms, and liposomes for imprinted presentation in N.). , Woodrow, GM, Levine, MM (eds.), Marcel Dekker, Inc., New York, pages 141-160 (1990); Lowell, GH, et al., “Peptides bound to proteosomes biosciences. fee become high immunology ic withoutadjuvants "J. Exp. Med. 167: 658 (1988); and Zollinger, WD, et al.," Complex of meningococcal group B polysacandide and type 2 mm. : 836 (1979)). On the other hand, this cysteine group enhances the immunogenicity of the peptide (Lowell, GH et al. (1990)). As described by Zollinger (Zollinger et al. (1990)), proteosomes were isolated from group B. Prepared from outer membrane complex vesicles from meningococci, strain 99M. Synthetic lipopeptides were complexed to the proteosome in a 1: 1 (w / w) ratio by combining the components in the presence of a surfactant. This surfactant was removed by extensive dialysis (Lowell, GH et al. (1988)).
[0132]
3-4 week old BALB / c mice (n = 4 per group) were primed at week 0 with 10, 25, or 50 μg peptide (SEQ ID NO: 5) / proteosome complex. The mice in each group were then boosted at 10, 25, or 50 μg peptide (SEQ ID NO: 5) / proteosome complex at 2 and 3 weeks. Mice primed with 20 μg PsaA protein at week 0 were positive controls for this study. Negative controls consisted of mice primed with 10, 25, or 50 μg proteosome at week 0 and boosted with 10, 25, or 50 μg proteosome at weeks 2 and 3. Serum was collected weekly for 4 weeks and anti-PsaA specific antibodies were tested by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).
[0133]
An anti-PsaA specific ELISA was performed as follows: Nunc immuno Maxi Sorb plates were coated overnight at 4 ° C. with 5 μg / ml of purified native PsaA protein. Plates were washed with PBS / Tween buffer (PBS containing 0.01% Tween-20) and blocked with PBS / Tween buffer containing 1% BSA. Serial dilutions of mouse serum starting at 1:10 in PBS / Tween / BSA were incubated for 1 hour at 37 ° C. The plate was washed 4 times with PBS / Tween. Anti-mouse IgG and IgM (Sigma, St. Louis, MO) conjugated to horseradish peroxidase, diluted 4000: 1 in PBS / Tween / BSA, were added to the plates. Anti-PsaA antibody was detected in the dark using an o-phenylenediamine substrate for 30 minutes. Absorbance was read at 490 nm with Microplate E1311 (Biotek, Winooski, VT).
[0134]
All sequences of peptides selected by MAbs 8G12, 1E7 and 6F6 were aligned to the same region of the PsaA molecule. One peptide selected by MAb 8G12 had the same sequence as the peptide selected by 1E7 and 6F6 (SEQ ID NO: 8) as shown above. The homology between these peptides and PsaA was determined and was present at 6 amino acids. This region was used to define the consensus peptide sequence (SEQ ID NO: 8). This peptide was synthesized with an N-terminal lauroyl group and a CYGG motif, complexed to the proteosome, and improved immunogenicity. Mice were immunized with 10, 25, or 50 μg of consensus peptide complexed to the proteosome. Sera from peptide immunized mice showed an anti-PsaA response. The results of this study are shown in Tables 5 and 6. The peptide immunized mice developed an IgG response, with titers ranging from 159 to 252 at 4 weeks. This titer was calculated after normalizing the data with respect to proteosome background values. Of the three dose groups, the immune response to the 50 μg peptide dose group was the highest. However, the anti-PsaA response to this peptide was significantly lower than the immune response to PsaA protein (p <0.05).
[0135]
(Table 5. Potency of IgM against PsaA)
[0136]
[Table 5]
Figure 2004502782
This data is presented as a 25% titer of control serum from mice immunized with 20 μg PsaA.
[0137]
(Table 6. IgG titer against PsaA)
[0138]
[Table 6]
Figure 2004502782
As in Table 5, this data is presented as a 25% titer of control sera from mice immunized with 20 μg PsaA.
[0139]
Example 15. Immunity of mice with fat- and non-lipid-soluble forms of peptides identified by phage display (data from Srivastava, N. et al., Hybridoma 19:23, 2000)
A peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 (T V S R V P W T A W A F H G Y) and selected by phage display using MAb 4E9 was obtained from S. cerevisiae. We tested for its ability to protect mice from pneumoniae challenge. Two forms of this peptide were synthesized: one with a palmitoyl residue at its N-terminus (“SEQ ID NO: 5-lipidated”) and the other with such derivatization. None (“SEQ ID NO: 5-unlipidated”). These peptides are described in Stewart et al., “Solid peptide synthesis”, 2nd edition, Pierce Chemical Co. , Rockford, IL (1984), using solid phase F-moc chemistry and synthesized using an ACT model 396 HPS peptide synthesizer (Advanced ChemTech, Louisville, KY). Lipid solubilized versions of the peptides described above containing monopalmitic acid, palmitic acid (Sigma Chemicals, St. Louis, Mo.), and standard amino acid linkage described above (Verhaul et al. (1995)). Synthesized by attaching to the deprotected amino terminus of the resin-bound peptide using the same reaction conditions. The sequence was verified by automated peptide sequencing using a Porton model # 2090 automated peptide sequencer (Beckman Instruments, Inc., Mountain View, CA). The peptide was suspended in phosphate buffered saline pH 7.2 (PBS) to a final concentration of 1.0 mg / ml for the first dose and 0.5 mg / ml for subsequent doses.
[0140]
Peptide SEQ ID NO: 5-lipid solubilized and SEQ ID NO: 5-non-lipid solubilized To analyze the ability to protect against pneumoniae challenge, 10-week-old ND-4 mice (Swiss Webster) were immunized using a 3-dose regimen. Test mice (n = 15 for each peptide) received an initial dose of 100 μg peptide on day 0, followed by a booster dose of 50 μg peptide at weeks 3 and 5. This peptide SEQ ID NO: 5-lipid solubilized was suspended in 100 μl PBS 0.01M, pH 7.2, while the non-lipid solubilized peptide (SEQ ID NO: 5-non-lipid solubilized) was added to the adjuvant alhydrogel (2%; # A1090BS, Accurate Chemical and Scientific Company, Westbury, NY) was mixed at a concentration of 6.3 mg / ml in PBS to enhance the immunogenicity of this peptide. Control mice (n = 12) were similarly immunized except that no peptide was used. Each mouse was immunized subcutaneously between the shoulders. One week after the final boost, all mice were 4.9 x 10 6 cfu S. pneumoniae strain PLN-D39 (contributed by James Paton, Women's and Children's Hospital, North Adelaide, SA Australia), which is a pneumolysin negative derivative of D39. . Five days after this, they were euthanized and cultured with nasal wash. PBS nasal washes were performed according to Wu, H. et al. Y. ("Establishment of a Streptococcus pneumoniae nasopharyngeal colonization model in adult mice", Microb. Pathog. 23: 127 (1997)). Each wash was diluted 3-fold to a final dilution of 1: 486. 50 μl of each dilution was cultured on blood agar + gentamicin plates (Trypticase soy agar supplemented with 5% defibrillated sheep blood and 0.5% gentamicin). Data from NP colonization and carriage in immunized mice and placebo (PBS immunized control) were analyzed using either the t-test or the Mann-Whitney rank sum test. Nasopharyngeal carrier is the number of colony forming units per nose. Nasopharyngeal colonization is either positive or negative for mice, depending on whether at least 1 cfu is formed in 25 μl of nasal wash.
[0141]
S. Peptide SEQ ID NO: 5-lipid solubilized and SEQ ID NO: 5-non-lipid solubilized. To analyze the ability to protect against the pneumoniae challenge, Swiss Webster mice were immunized as described above with SEQ ID NO: 5-lipid solubilized and SEQ ID NO: 5-non-lipid solubilized, and PsaA. Mice immunized with peptide SEQ ID NO: 5-lipid solubilized showed a statistically significant reduction (p <0.05) in bacterial nasal retention when compared to placebo controls (Table 7). Furthermore, the peptide immunized with peptide SEQ ID NO: 5 non-lipid solubilized The chance of being resistant to colonization by Pneumoniae serotype 2 was 40% higher (Table 7). This was statistically significant when compared to placebo control (p <0.05, Fisher's direct test, two-sided test). A decrease in pneumococcal nasal colonization was found in mice immunized with non-lipid solubilized peptide SEQ ID NO: 5-non-lipid solubilized; however, this decrease was not statistically significant when compared to placebo controls. (P = 0.48) (Table 7).
[0142]
(Table 7. Summary of protection studies in Swiss-Webster mice. * )
[0143]
[Table 7]
Figure 2004502782
* This data is presented as the geometric mean of the three experimental carriers (cfu / nose). Colony formation is defined as 1 cfu / 25 μl nasal wash. This significance is calculated using the Mann-Whitney U rank sum test (p <0.05).
** Fat solubilization with monopalmitic acid at the N-terminal additional cysteine residue. The lipid solubilized peptide contained the amino acid sequence CSS linked to the amino terminus of the amino acid sequence from the sequence listing shown so that the cysteine (C) residue is at the amino terminus of the peptide.
[0144]
Example 16 Immunization of mice with multiple antigenic PsaA peptides
S. of peptides having the sequences shown in SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, and SEQ ID NO: 7. The ability to protect mice from pneumoniae challenge was examined when administered separately in the lipid solubilized or multi-antigenic peptide (MAP) form or when combined with MAP. Peptides having the sequences given in SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 were synthesized using similar reagents, equipment, procedures as described in Example 15. Multiple antigenic peptides (MAPs) containing either two arms, three arms, or four arms (FIGS. 1A-1C) were obtained from Tam, J. et al. P. , "Multiple antigenic peptide system: A novel design for synthetic peptides and immunoassays" Synthetic Peptides Approaches Approaches Approaches. P. Tam and E.M. T. T. et al. Edited by Kaiser, Alan R .; Liss, Inc. , New York, 3-18 (1989). All MAPs described in this example contain an additional norleucine (NLe) residue at the carboxy terminus to facilitate synthesis (FIGS. 1A-1C). Alum was added to this suspension for non-lipid solubilized peptides.
[0145]
Separate groups of ND-4 mice (n = 8 per peptide group and control group) were treated with 100 μg, 50 μg, or 50 μg of non-fat solubilized peptide or fat three times, week 0, week 3 and week 5, respectively. Immunized subcutaneously with either of the solubilized peptides. One week after the third dose, mice were suspended in 10 μl of 0.85% saline, 10 of Streptococcus pneumoniae serotype 2, serotype 4, or serotype 6B. 6 Attacked intranasally (IN) with cfu. Five days later, they were euthanized and the nasal washes were cultured. Nasopharyngeal (NP) colonization and carriage were analyzed as described in Example 15.
[0146]
Immunization with non-lipid solubilized or lipid solubilized monophasic peptide MAP (ie homogeneous) and biphasic peptide MAP (ie heterogeneous MAP containing two different peptide sequences) provides in vivo protection against intranasal carriage (Ie, a decrease in cfu), such that S. Produces an immunological response to pneumoniae challenge. The strongest immunological response was observed with immunization with the biphasic peptide MAP. A decrease in NP colony formation was observed with lipid solubilized and non-lipid solubilized peptides and various MAP constructs, and this decrease varied between them. Immunization with non-lipid solubilized monophasic peptide (ie, homogeneous) MAP reduced NP colony formation between 40% and 93% (Table 8). Immunization with fat-solubilized monophasic peptides reduced NP colony formation between 48% and 94%. The greatest reduction in carriage was observed with the biphasic peptide MAP. Immunization with non-lipid solubilized biphasic peptide MAP reduced NP colony formation between 68% and 91% (Table 9). This reduction in NP colony formation observed with immunization with the biphasic peptide MAP was statistically significant (p <0.05) for all serotypes and biphasic peptides tested.
[0147]
The PsaA peptide used in the experiment, identified by phage display analysis using monoclonals against PsaA, is immunogenic and this is the same as the S. cerevisiae tested. The carriage of three serotypes of pneumoniae was reduced. Furthermore, the biphasic peptide MAP was more efficient in reducing carriage than the monophasic peptide MAP.
[0148]
(Table 8. Decrease in nasopharyngeal (NP) colony formation (%): non-lipid solubilized 4-arm homogeneous MAP compared to control (P value)
[0149]
[Table 8]
Figure 2004502782
* Non-lipid solubilized peptide (NL).
** Statistical significance (P ≦ 0.05) from the control was calculated by t-test or Mann-Whitney rank sum test.
*** Homogeneous 4-arm MAP of SEQ ID NO: 5.
*** Homogeneous 4-arm MAP of SEQ ID NO: 6.
***** Homogeneous 4-arm MAP of SEQ ID NO: 7.
[0150]
(Table 9. Reduction in NP colony formation (%) of fat-solubilized peptide MAP of the present invention and biphasic peptide MAP compared to control) * )
[0151]
[Table 9]
Figure 2004502782
* (P value).
** Fat-solubilized with monopalmitic acid at the additional cysteine residue at the N-terminus. The fat solubilized peptide includes the amino acid sequence CSS that binds to the amino terminus of the amino acid sequence from the sequence listing shown so that the cysteine (C) residue is the amino terminus of the peptide.
*** Heterogeneous 4-arm MAP of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 as shown in FIG. 1A.
*** Heterogeneous 4-arm MAP of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 9, as shown in FIG. 1B.
[0152]
Example 17. Immunization of mice with the triphasic peptide MAP
Homogeneous (monophasic peptide) 3-arm MAP and heterogeneous (biphasic or triphasic peptide) 3-arm MAP are It can be used to provide protection against pneumoniae attacks. For example, as described above for monophasic peptide MAP and biphasic peptide MAP, a triphasic peptide 3-arm MAP or an immunogenic fragment thereof comprising any combination of SEQ ID NO: 5 to SEQ ID NO: 10 (eg, A homogeneous triphasic peptide MAP comprising 3 arms, each having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, or a first arm having the sequence of SEQ ID NO: 5, a second arm having the sequence of SEQ ID NO: 9, and a sequence Heterogeneous triphasic peptide MAP comprising a third arm having the sequence of number 10 (see, eg, FIG. 1C) for similar reagents, devices, and as described in Examples 15 and 16 The procedure can be used to synthesize and test. Other such examples of triphasic peptide combinations include, but are not limited to: a first arm comprising SEQ ID NO: 5, a second arm comprising SEQ ID NO: 6, and SEQ ID NO: 7, sequence A third arm comprising SEQ ID NO: 5, a first arm comprising SEQ ID NO: 5, a second arm comprising SEQ ID NO: 10, and a third arm comprising SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 Three arms; a first arm comprising SEQ ID NO: 6, a second arm comprising SEQ ID NO: 7, a third arm comprising SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 10, and the like.
[0153]
Example 18. Inhibition of pneumococcal carriage in mice by subcutaneous immunization with peptides derived from PsaA
We have identified the ability of MAP to inhibit the pneumococcal (Pnc) nasopharyngeal (NP) carriage in immunized mice, either in lipophilic form or in combination with each other (two biphasic peptides). And three MAPs) were tested. Inhibition of the NP carriage was dramatically increased compared to homogeneous MAP alone using a combination of MAP and a biphasic peptide. These observations indicated that this anti-PsaA MAb phage display expressed peptide is immunogenic and significantly reduces NP carriage in mice. These PsaA peptides are potentially useful as vaccines for humans and / or other animals for the reduction and / or elimination of Pnc carriage, otitis media, and / or invasive Pnc disease.
[0154]
(A) Material and method)
(Bacterial isolates and growth conditions)
S. Three isolates of pneumoniae (representing serotype 2, serotype 4 and serotype 6B) were used for NP carriage experiments. The serotype 2 isolate PLN-D39 was kindly provided by James Paton (Women's and Children's Hospital, North Adelaide, SA, Australia); and the serotype 4 isolation Body DS2341-94, and isolate DS 1756-94, which is 6B, were kindly provided by Richard Facklam (Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA). These selected isolates are representative strains and were frequently used in animal model experiments in our laboratory and elsewhere. To ensure that multiple experiments could be initiated from the same lot of cells, a standardized stock culture of each pneumococcal isolate was prepared as described above (Johnson SE et al., J. Infect. Dis. 180: 133-40, 1999). At the start of the experiment, stock cells were cultured on blood agar medium (BA, Trypticase soy agar supplemented with 5% defibrinated sheep blood; BBL, Microbiology Systems, Becton Dickinson and Co., Cockeysville, MD) Moved to brain heart infusion broth (BHI; BBL) supplemented with 10% Levinthal basal medium (BHI-10L; BBL) and engineered for animal inoculation as previously described (Johnson SE Supra).
[0155]
(animal)
Adult Swiss Webster mice (ND-4; female; 8 weeks old) were obtained from Harlan Sprague Dawley, Inc. , Indianapolis, IN. Upon arrival, mice were placed in groups of 8 per cage. All animals were housed under standard conditions (25 ° C., about 40% relative humidity) with any food and water intake. All mice were allowed to adapt to these new environments one week prior to the experiment.
[0156]
(Peptide synthesis)
When the amino acid sequences of the aforementioned peptides (base peptides denoted P1, P2 and P3) are used as templates, they are both fat-solubilized and non-lipid-solubilized forms and are homogeneous in three, 4-arms Multiple antigenic peptides (MAP) were synthesized with non-lipid solubilized biphasic (4-arm heterogeneous) peptide constructs and triphasic peptide (3-arm homogenous) constructs and studied in a mouse NP carriage model. These MAPs have been described previously (Barany, G and Merrifield, RB, The Peptides, Vol. 1, Gross, E and Meienhofer, J, Ed., New York: Academic Press, 1980, pages l-284; Verheul. ACT 396, using standard and modified Fmoc protocols, such as J. Immunol. Meth. 182: 219-226, 1985; and Reed, RC, et al., Vaccine 15: 482-488, 1997). Synthesized with a multiple peptide synthesizer (Advanced ChemTech, Louisville, KY). The biphasic and triphasic peptide constructs were obtained from Tam's method (Tam JP, Multiple antigenic peptide system: A novel design of synthetic chemistry, Al., Et al., Et al. , Inc., 1989, pp. 3-18) using Fmoc-Lys (Dde) or Fmoc-Lys (ivDde) (Novabiochem, San Diego, Calif.) With piperidine and hydrazine. synthesized by differential detection). This crude peptide is subjected to matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry followed by one or more procedures of amino acid analysis, high performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrophoresis and / or peptide sequencing. , Analyzed for synthesis fidelity. If necessary, the peptide was purified by semi-preparative HPLC using an acetonitrile / water / trifluoroacetic acid buffer system.
[0157]
Structurally, this MAP is homologous to each other and contains four branches consisting of either P1, P2 or P3. The fat-solubilized form (shown as P43, P44, and P45) and the non-fat-solubilized form (shown as P46, P47, and P48) are those in which the former is a three amino acid linker (cysteine- It is structurally identical except that it has a monosubstituted palmitoyl residue linked by (serine-serine) (FIGS. 2A and 2B). The MAP was solubilized with palmitic acid to study the effect of adjuvants on peptide immunogenicity and subsequent effects on the NP carriage. The biphasic peptides termed P79 and P80 are a combination of base peptides (P1 and P2, or P1 and P3) (FIG. 3). P79 contains two units of each of P1 and P2, while in P80 P2 is replaced with P3. The triphasic peptide (identified as P81 and consists of three branches) is composed of one unit of each of the base peptides (Figure 4). In all cases, this peptide branch was synthesized based on either a 3-arm leucine-norleucine core or a 4-arm leucine-norleucine core (FIGS. 1-3).
[0158]
(Mouse immunization and challenge)
The mouse NP carriage model (described above) was used to determine the effect of immunogenic PsaA peptide on inhibition of the NP Pnc carriage (Lipschitch, M et al., Vaccine 18: 2895-901, 2000). Mice were immunized based on a 3 dose regimen. Test mice (n = 8 for each peptide or peptide construct) received a starting dose of 100 μg on day 0, followed by a 50 μg booster dose of the appropriate peptide 3 and 5 weeks after the first dose. It was. This fat-solubilized MAP was resuspended in 100 μL sterile 0.01 M, pH 7.2, phosphate buffered saline (PBS), but all other peptides were resuspended in 100 μL PBS. Mixing with 3 mg / mL adjuvant alum (alhydrogel-2%, # A1090B, Accurate Chemical and Scientific Company, Westbury, NY) to increase the immunogenicity of this peptide. Control mice (n = 8) were immunized in the same manner, but no peptide was used. Each mouse was immunized subcutaneously between the shoulders. One week after the final boost, all mice were injected intranasally with the appropriate S. coli suspended in 10 μL of 0.9% sodium chloride buffer (SCB; Abbott Laboratories, North Chicago, IL). 1-3 × 10 of pneumoniae isolate 6 Attacked with colony forming units (cfu). Challenge inoculum was serially diluted 10-fold and plated on BA plates to determine the challenge dose.
[0159]
(Nasal irrigation and culture)
On day 5 post challenge, each mouse was euthanized and the nasopharyngeal cavity was emptied with 100 μL SCB as described by Wu et al. (Wu, HY et al., Microb. Pathog. 23: 127-37, 1997). Washed. This wash was serially diluted 3 times to a final dilution of 1: 486. 50 μl of each dilution was cultured on BA + gentamicin plates (BA plates supplemented with 0.5% gentamicin). The culture is 5% CO 2 Incubated overnight at 37 ° C. in an atmosphere and high humidity. When possible, clones were counted and recorded for each dilution. The carriage for a particular mouse was defined as the number of cfu in 50 μL of collected nasal washes after each dilution count was adjusted to the undiluted level and averaged. The detection sensitivity of the carriage assay is 40 cfu / (ml nasal wash).
[0160]
(Statistical method)
Inhibition of the Pnc carriage was determined by calculating significant differences in the NP carriage between immunized test mice and control mice without these paired immunogens. Significant differences between groups were calculated by Mann-Whitney rank sum test. The risk factor was set at P <0.05. Statistical calculations were performed using SigmaStat software, version 2.0 (Jandel Scientific Co., San Rafael, Calif.). The analysis is based on data generated from a single test for each of the Pnc serotype and immunogen formulation.
[0161]
(B) Result)
(MAP effect in NP carriage inhibition)
In preliminary experiments, an immunological response to MAP P43 was observed in mice when the mice were immunized according to the schedule as described above (data not shown) (titers were consistently greater than 1: 5,200). Met). Based on these results, Pnc carriage inhibition experiments were initiated with the described peptides in adult mice. Mice were immunized with non-lipid solubilized MAP, P46, P47, or P48. When challenged with S. pneumoniae serotype 2, serotype 4, or serotype 6B, significant (P <0.05) carriage inhibition was compared to controls and in median number of cfu colonizing the NP cavity. An observation was made when there was a reduction of more than 60% for the carriage when specified (Table 10). P46 significantly reduced serotype 2 and serotype 4 NP colony formation (P <0.05), but not serotype 6B colony formation (P = 0.11). P47 and P48 significantly (P <0.05) each reduced colony formation of one serotype, ie serotype 4 and serotype 6B, respectively. Similar results were observed when mice were immunized with fat solubilized MAP P43, P44, and P45 (Table 11). When Pnc colonization was reduced by 68%, nasopharyngeal carriage inhibition was significant (P <0.05). Serotype 4 carriage was significantly (P <0.05) inhibited by each of these MAPs and serotype 6B, serotypes P43, and P44. However, these MAPs did not demonstrate significant (P <0.05) carriage inhibition against serotype 2 but reduced 70% in serotype 2 NP colony formation in mice immunized with P45 For these significantly (P <0.05) inhibited serotypes, the average number of Pnc bacteria colonizing the NP cavity is non-lipid solubilized and fat solubilized. For MAP, it was reduced to 58% and 71%, respectively.
[0162]
(Effects of MAP combinations or polypeptides on NP carriage inhibition)
Given the promising results for MAP carriage inhibition by MAP, further studies were carried out using MAP combinations and polypeptide constructs. In all cases where mice were immunized with MAP combinations (P43 + P44 or P43 + P44 + P45) or biphasic peptides (P79 or P80), significant (P <0.05) inhibition of the NP carriage was observed (Table 11). The level of NP colony formation was significantly (P <0.05) reduced by at least 67% in all cases except one (55%). However, the ability of the triphasic peptide P81 to inhibit the NP carriage in mice is not as effective as that of the biphasic peptide, with 53% and 89% significant (P <0) in serotype 2 and serotype 4, respectively. .05) demonstrated inhibition (Table 11). The nasopharyngeal carriage inhibition for serotype 6B was only 39% (P = 0.14). For these examples where biphasic and triphasic peptide inhibition was significant (P <0.05), the mean values were 80% and 60%, respectively, for the average number of Pnc bacteria colonizing the NP cavity. %Diminished.
[0163]
(Table 10. Inhibition of Pnc NP carriage by non-lipid solubilized PsaA MAP in mouse model)
[0164]
[Table 10]
Figure 2004502782
a Data represent the median number of colony forming units (cfu) / mouse (n = 8) recovered in 100 μl wash from the nasopharyngeal cavity. Mice were subcutaneously 10 6 I attacked with cfu.
b Significant difference (P <0.05) relative to control mice injected with either phosphate buffered saline or alum. Mann-Whitney rank sum test is used to calculate significant differences between groups.
(Table 11. Inhibition of Pnc NP carriage by fat-solubilized PsaA MAP in mouse model)
[0165]
[Table 11]
Figure 2004502782
a Data represent the median number of colony forming units (cfu) / mouse (n = 8) recovered in 100 μl wash from the nasopharyngeal cavity. Mice were subcutaneously 10 6 I attacked with cfu.
b Significant difference (P <0.05) relative to control mice injected with either phosphate buffered saline or alum. The Mann-Whitney rank sum test was used to calculate significant differences between groups.
Table 12. Inhibition of Pnc NP carriage by combination of PsaA MAP, biphasic peptide or triphasic peptide in mouse model
[0166]
[Table 12]
Figure 2004502782
a Data represent the median number of colony forming units (cfu) / mouse (n = 8) recovered in 100 μl wash from the nasopharyngeal cavity. Mice were subcutaneously 10 6 I attacked with cfu.
b Significant difference (P <0.05) relative to control mice injected with either phosphate buffered saline or alum. The Mann-Whitney rank sum test was used to calculate significant differences between groups.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]
FIG. 1A shows a biphasic peptide heterologous MAP having alternating peptide arms having the sequence of either SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 6.
FIG. 1B shows a biphasic peptide heterologous MAP with alternating peptide arms having the sequence of either SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 9.
FIG. 1C shows a triphasic peptide heterologous MAP having a first arm having the sequence of SEQ ID NO: 5, a second arm having the sequence of SEQ ID NO: 10, and a third arm having the sequence of SEQ ID NO: 9. The carboxy terminal lysine (ie, K) residue in each peptide is shared between the two arms of MAP. NLe is norleucine.
FIG. 2A
2A and 2B are diagrams showing the basic structure of non-lipidated MAP (FIG. 2A) and the basic structure of lipidated MAP (FIG. 2B). Where “B” represents three 15 amino acid based peptides shown as any of P1, P2 or P3; “J” represents a palmitoyl (palmitic acid) group, which is a 3 amino acid chain shown as U Linked to the N-terminus of the base peptide (P1, P2 and P3) via a linker (-cysteine-serine-serine-) (Tam JP, Multiple antigenic peptide system: a novel design of synthetic peptide) , JP and Kaiser, ET, New York: Alan R. Liss, Inc., 1989, pp. 3-18); P43 and P46, B = P1 (SEQ ID NO: 5); P44 and P47, B = P2 (SEQ ID NO: 6); and P45 and P48, B = P3 (SEQ ID NO: 7).
FIG. 2B
2A and 2B are diagrams showing the basic structure of non-lipidated MAP (FIG. 2A) and the basic structure of lipidated MAP (FIG. 2B). Where “B” represents three 15 amino acid based peptides shown as any of P1, P2 or P3; “J” represents a palmitoyl (palmitic acid) group, which is a 3 amino acid chain shown as U Linked to the N-terminus of the base peptide (P1, P2 and P3) via a linker (-cysteine-serine-serine-) (Tam JP, Multiple antigenic peptide system: a novel design of synthetic peptide) , JP and Kaiser, ET, New York: Alan R. Liss, Inc., 1989, pp. 3-18); P43 and P46, B = P1 (SEQ ID NO: 5); P44 and P47, B = P2 (SEQ ID NO: 6); and P45 and P48, B = P3 (SEQ ID NO: 7).
[Fig. 3]
FIG. 3 shows the basic structure of the biphasic peptides P79 and P80. Here, the base peptide is linked together by the two amino acid linker lysine-norleucine (K-NLe) to form a four-branched biphasic peptide (Srivastava N et al., Hybridoma 19: 23-31, 2000; and Tam JP (supra)). P79 consists of two units of each of the base peptides P1 and P2. In biphasic P80, P2 units are replaced with P3 units.
[Fig. 4]
FIG. 4 is a diagram showing the basic structure of the triphasic peptide P81. Here, the base peptide is linked together by the two amino acid linker lysine-norleucine (K-NLe) to form a tri-branched triphasic peptide consisting of base peptides P1, P2 and P3 (Srivastava N (previous And Tam, JP (supra)).

Claims (22)

Streptococcus pneumoniae PsaAまたはPsaAの免疫原性フラグメントを用いた動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合する複数抗原性ペプチド。Streptococcus pneumoniae PsaA or a multi-antigenic peptide that immunospecifically binds to a monoclonal antibody obtained in response to animal immunization using an immunogenic fragment of PsaA. 前記ペプチドが、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、および配列番号5〜10の免疫原性フラグメントからなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の複数抗原性ペプチド。The peptide comprises an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and immunogenic fragments of SEQ ID NOs: 5-10. The multi-antigenic peptide according to claim 1. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide of claim 2, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide of claim 2, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide of claim 2, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 7 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号8またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide of claim 2, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 8 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide of claim 2, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 9 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号10またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide of claim 2, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 10 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。3. The multiple antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof. The multi-antigenic peptide described. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。3. The multiple antigenic peptide has at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof and at least one second arm comprising SEQ ID NO: 9 or an immunogenic fragment thereof. The multi-antigenic peptide described. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide comprises at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof; at least one second arm comprising SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof; and SEQ ID NO: 7 or immunity thereof. 3. A multi-antigenic peptide according to claim 2 having at least one third arm comprising an original fragment. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号10またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、請求項2に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide comprises at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof, at least one second arm comprising SEQ ID NO: 9 or an immunogenic fragment thereof, and SEQ ID NO: 10 or immunization thereof. 3. A multi-antigenic peptide according to claim 2 having at least one third arm comprising an original fragment. 前記複数抗原性ペプチドが、脂溶化されている、請求項1に記載の複数抗原性ペプチド。The multiple antigenic peptide according to claim 1, wherein the multiple antigenic peptide is lipid-solubilized. 前記複数抗原性ペプチドが、モノパルミチン酸で脂溶化されている、請求項13に記載の複数抗原性ペプチド。The multi-antigenic peptide according to claim 13, wherein the multi-antigenic peptide is lipid-solubilized with monopalmitic acid. 被験体においてS.pneumoniae感染に対する防御免疫を付与する方法であって、該方法は、Streptococcus pneumoniae PsaAまたはPsaAの免疫原性フラグメントを用いた動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合する複数抗原性ペプチドを含む治療組成物を該被験体に投与する工程を包含し、ここで該複数抗原性ペプチドは、S.pneumoniaeに対して免疫原性である、方法。S. in the subject. A method of conferring protective immunity against pneumoniae infection, the method comprising a plurality of immunospecific bindings to a monoclonal antibody obtained in response to immunization of an animal using Streptococcus pneumoniae PsaA or an immunogenic fragment of PsaA Administering to the subject a therapeutic composition comprising an antigenic peptide, wherein the multi-antigenic peptide comprises S. A method that is immunogenic to pneumoniae. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項15に記載の方法。16. The method of claim 15, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項15に記載の方法。16. The method of claim 15, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、請求項15に記載の方法。16. The method of claim 15, wherein the multi-antigenic peptide has an arm comprising SEQ ID NO: 7 or an immunogenic fragment thereof. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、請求項15に記載の方法。The multi-antigenic peptide comprises at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof; at least one second arm comprising SEQ ID NO: 6 or an immunogenic fragment thereof; and SEQ ID NO: 7 or immunity thereof. 16. A method according to claim 15 having at least one third arm comprising a protogenic fragment. 前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号10またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、請求項15に記載の方法。The multi-antigenic peptide comprises at least one first arm comprising SEQ ID NO: 5 or an immunogenic fragment thereof, at least one second arm comprising SEQ ID NO: 9 or an immunogenic fragment thereof, and SEQ ID NO: 10 or immunization thereof. 16. A method according to claim 15 having at least one third arm comprising a protogenic fragment. 前記複数抗原性ペプチドが、脂溶化されている、請求項15に記載の方法。16. The method of claim 15, wherein the multi-antigenic peptide is lipid solubilized. 前記複数抗原性ペプチドが、モノパルミチン酸で脂溶化されている、請求項21に記載の方法。The method of claim 21, wherein the multi-antigenic peptide is lipid solubilized with monopalmitic acid.
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